Manuel Le Livre Scolaire (2de)
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🎯 1. Mouvement d'un Système
Un système est un objet, ou un ensemble d'objets reliés entre eux, dont on étudie le mouvement. Pour simplifier, on réduit généralement l'étude à celle d'un point matériel auquel on associe la masse m du système.
Le référentiel est l'objet de référence par rapport auquel on étudie le mouvement. On lui associe :
— un repère d'espace pour décrire les positions du système ;
— un repère temporel (horloge) pour mesurer les instants à partir d'une origine t = 0 s.
Le mouvement d'un système dépend du référentiel utilisé : le mouvement est relatif.
Les trois grands référentiels utilisés en physique :
| Référentiel | Terrestre | Géocentrique | Héliocentrique |
|---|---|---|---|
| Utilisé pour… | Mouvements sur Terre dont la durée est < durée de rotation de la Terre | À l'échelle de la planète | À l'échelle du système solaire |
| Exemples | Cycliste, chute d'une balle… | Lune, satellites artificiels… | Planètes autour du Soleil, comètes… |
📍 2. Trajectoire
La trajectoire d'un point, dans un référentiel donné, est la courbe formée par l'ensemble des positions successives occupées par ce point matériel.
La trajectoire d'un même objet peut être différente selon le référentiel choisi. Par exemple, si un passager assis dans un train en marche laisse tomber une balle : la trajectoire de la balle est une ligne droite verticale dans le référentiel du train, mais une courbe (une parabole) dans le référentiel terrestre pour un observateur resté sur le quai.
➡️ 3. Déplacement et Vecteur Vitesse
Lorsqu'un système se déplace entre deux positions successives M et M', on définit le vecteur déplacement MM'.
Le vecteur vitesse moyenne entre M et M' est :
Entre deux positions voisines M et M' séparées d'un intervalle de temps Δt très court, on définit le vecteur vitesse instantanée :
Caractéristiques du vecteur vitesse
- Direction : celle du segment [MM']
- Sens : celui du mouvement
- Norme : vM = MM' / Δt (en m·s⁻¹)
Ce que révèle le vecteur vitesse
- Si v est constant → mouvement uniforme
- Si v augmente → mouvement accéléré
- Si v diminue → mouvement décéléré (freiné)
📊 4. Mouvements Rectilignes
L'évolution des vecteurs vitesse successifs permet de caractériser le type de mouvement rectiligne :
Le vecteur vitesse ne varie pas : même direction, même sens, même norme. Les positions sont équidistantes sur la chronophotographie.
Les vecteurs vitesse successifs ont des normes croissantes. Les positions s'écartent progressivement sur la chronophotographie.
Les vecteurs vitesse successifs ont des normes décroissantes. Les positions se resserrent progressivement sur la chronophotographie.
Sur une chronophotographie (Δt constant entre chaque position) :
— Positions régulièrement espacées → vitesse constante (MRU)
— Espaces qui grandissent → accélération
— Espaces qui rétrécissent → décélération
La longueur du vecteur vitesse est proportionnelle à la valeur de la vitesse (selon l'échelle choisie).
Une chronophotographie est réalisée avec Δt = 100 ms. Entre les positions 1 et 10, les espacements augmentent puis deviennent réguliers → mouvement accéléré puis uniforme. Entre les positions 10 et 18, les espacements diminuent → mouvement décéléré (freinage).