Comment contrôler le mouvement et l’équilibre de divers systèmes ? Caractériser l’accélération et la vitesse d’un objet se déplaçant en ligne droite.
Référentiel
Un mouvement est toujours décrit par rapport à un référentiel.
Un référentiel est un objet de référence que l’on suppose immobile.
Un objet est en mouvement si sa position change par rapport au référentiel.
Dans le référentiel de la route je suis en mouvement.
Dans le référentiel de la voiture, au volant, je suis immobile (à vitesse constante).
Trajectoire
La trajectoire d’un objet en mouvement peut être :
Rectiligne
Circulaire
Quelconque
Vitesse moyenne
La vitesse moyenne (en m/s) est le rapport (la division) entre la distance parcourue (en mètres m) et le temps (en secondes s).
v=d/t
v : vitesse (en m/s)
d : distance (en m)
t : temps (en s)
La distance peut donc être calculée par la relation :
d = v x t
Le temps peut donc être calculé par la relation :
t = d / v
N.B : La vitesse en m/s peut être convertie en km/h en la multipliant par un coefficient de 3,6 (rappel : 1 km = 1000 m et 1 h = 3600 s)
Accélération
Le mouvement peut-être :
Uniforme
(la vitesse est constante)
Uniformément accéléré
(la vitesse augmente)
Uniformément ralenti
(la vitesse diminue)
a = Δv / Δt = (vf – vi) / (tf – ti)
a : accélération en m/s²
Δv : variation de vitesse instantanée (en m/s)
Δt : variation de temps (en s).
Exemple : une accélération a = 4 m/s² signifie que chaque seconde la vitesse augmente de 4 m/s.
Graphe des vitesses
Phase I : Mouvement rectiligne …………………………..
Phase II : Mouvement rectiligne …………………………..
Phase III : Mouvement rectiligne …………………………..
| Phase | Représentation graphique | Accélération (coefficient directeur) |
| Phase I | Fonction linéaire | a = ………….. |
| Phase II | Fonction constante | a = ………….. |
| Phase III | Fonction affine | a = ………….. |
Ordres de grandeur de vitesses et accélérations
| Vitesses | Vitesse en km/h | Vitesse en m/s |
| Limitation de vitesse en ville | …………………………. | …………………………. |
| Limitation de vitesse sur autoroute | …………………………. | …………………………. |
| Propagation du son dans l’air | …………………………. | …………………………. |
| Propagation de la lumière dans le vide | …………………………. | …………………………. |
Accélération de pesanteur m/s²
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Accélération d’une Koenigsegg Gemera (2020)
0 à 100 km/h : 1,9 seconde 1 700 CV
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Accélération du Crew Dragon : 3 G
(véhicule spatial pour la station spatiale internationale).
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David Purley pilote de Formule 1 qui a survécu en 1977 à une décélération de 179,8 G (de 173 km/h à 0 sur 50 cm)
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Compétences, capacités et connaissances issues du référentiel BAC PRO Premières – Physique Chimie Education Nationale
Capacités
Mesurer des vitesses et des accélérations dans le cas d’un mouvement rectiligne. Identifier la nature d’un mouvement à partir du graphe des vitesses.
Connaissances
Connaître la relation entre la variation de vitesse, l’accélération et la durée pour une accélération de valeur constante, dans le cas d’un mouvement rectiligne. Connaître des ordres de grandeur courants de vitesses et d’accélérations dans un référentiel terrestre.