Définition
Vitesse
La vitesse est une grandeur physique qui mesure la distance parcourue par un objet par unité de temps. Elle est généralement exprimée en mètres par seconde (m/s) ou en kilomètres par heure (km/h).
Accélération
L'accélération est la variation de la vitesse d'un objet par unité de temps. Elle est exprimée en mètres par seconde carrée (m/s²).
Mesurer la vitesse
Pour mesurer la vitesse d'un objet, il est essentiel de connaître la distance parcourue x et le temps t écoulé pour ce trajet. La vitesse moyenne v est calculée à l'aide de la formule : v = x / t, où x est la distance en mètres (m) et t est le temps en secondes (s).
Calculer la vitesse instantanée
La vitesse instantanée d'un objet à un instant précis est la vitesse moyenne calculée sur un intervalle de temps extrêmement court autour de cet instant. Elle peut être déterminée graphiquement comme la pente de la tangente à la courbe d'un graphe distance-temps à cet instant précis.
Formules à connaître
Les formules essentielles à maîtriser sont :
- Vitesse : v = x / t
- Accélération : a = Δv / Δt = (v(final) - v(initial)) / (t(final) - t(initial))
Nature du mouvement
Les mouvements peuvent être classifiés en fonction de la forme de leur trajectoire et de la variation de leur vitesse :
- Mouvement rectiligne : la trajectoire est une ligne droite.
- Mouvement uniformément varié : le mouvement où l'accélération est constante.
- Mouvement rectiligne uniforme : quand la vitesse v est constante, l'accélération a est nulle (0).
Graphes de vitesse
Dans un graphique vitesse-temps, la nature du mouvement peut être déduite de la forme de la courbe :
- Une ligne horizontale indique un mouvement à vitesse constante.
- Une ligne inclinée indique une accélération (positive si la pente est montante, négative si elle est descendante).
Exemples d'accélération
Un objet en chute libre sous l'effet de la gravité possède une accélération constante de 9,8 m/s² dirige vers le bas. De même, un véhicule qui augmente sa vitesse de 0 à 100 km/h en 10 secondes a une accélération positive.
Ordres de grandeur des vitesses et accélérations
Il est important de se familiariser avec les ordres de grandeur des vitesses et accélérations :
- Un piéton marche à environ 1,4 m/s (5 km/h).
- Une voiture roule à environ 27,8 m/s (100 km/h).
- L'accélération due à la gravité sur Terre est environ 9,8 m/s².
Exercices pratiques
Pour consolider vos connaissances, appliquez les principes étudiés dans les exercices :
1. Calculez la vitesse moyenne d'une voiture ayant parcouru 150 km en 2 heures.
2. Déterminez l'accélération d'une moto passant de 0 à 60 km/h en 5 secondes.
3. Analysez un graphe vitesse-temps pour identifier la nature du mouvement.
A retenir :
Dans cette leçon, nous avons appris à mesurer la vitesse et à calculer l'accélération, comprendre différentes natures de mouvement à travers des graphiques, et distinguer les ordres de grandeur de vitesses et accélérations. Ces concepts sont fondamentaux pour analyser le mouvement d'un objet et sont souvent appliqués dans divers contextes physiques.
