Mécanique : comment décrire le mouvement ? Relation entre distance, vitesse et temps
Objectif 
- Délimiter un système et choisir un référentiel adapté
- Reconnaître un état de repos ou de mouvement d’un objet par rapport à un autre objet.
- Différencier trajectoire rectiligne, circulaire et quelconque pour un point donné d’un objet, identifier la nature d’un mouvement à partir d’un enregistrement.
- Déterminer expérimentalement une vitesse moyenne dans le cas d’un mouvement rectiligne, utiliser la relation entre vitesse moyenne, distance parcourue et durée.
Matériel 
- Maquette mouvement (moteur électrique + poulie).
- Fil de nylon.
- Elastiques.
Dans la suite du document, ce symbole signifie « Appeler le professeur ».
Pensez à préciser les unités des valeurs relevées ou calculées.
★ = 1 pt ☆ = 0,5 pt
Référentiel, système étudié, repos et mouvement
………. / 10 pts
1.) Représenter la situation par un schéma simplifié : vous êtes à la gare sur le quai ( 👨 personnage 1). Vous raccompagnez votre ami(e) ( 👩 personnage 2) qui prend le train. Le conducteur du train ( 👦 personnage 3) démarre et roule à vitesse constante pendant que votre ami(e) dans le train court à contresens du train pour rester à votre niveau et vous dire au revoir 🖐.
☆☆☆ C1
2.) Compléter le tableau suivant par oui ou non :
| Est en mouvement par rapport à … | Personnage 1 | Personnage 2 | Personnage 3 | Le train | Le quai |
| Personnage 1 | x | ||||
| Personnage 2 | x | ||||
| Personnage 3 | x | ||||
| Le train | x | ||||
| Le quai | x |
☆☆☆☆☆ C2
3.) Compléter avec les termes suivants : une horloge, référentiel, système, le temps, fixe, mouvement.
Le …………………………… d’un corps (le ……………………….. étudié ) ne peut être déterminé que par rapport à un solide de référence considéré comme ..………………………. : le ……………………….
Le référentiel nécessite aussi …………………….. qui permettra de repérer ………………………..
☆☆☆ C2 ☆☆☆ C4
4.) Dessiner et déterminer la trajectoire des points considérés :
| Point | A | B (dans le référentiel de A) | C |
| Schéma de la trajectoire | |||
| Type de trajectoire (circulaire, rectiligne, quelconque) |
☆☆☆ C2 ☆☆☆ C3
Mesurer des vitesses
………. / 7 pts
5.) Déterminer la formule de calcul de la vitesse moyenne v en m/s en fonction de la distance d et du temps t (s’aider des unités) :
v en …………
d en …………
t en …………
v = ………… / ………….
☆☆ C4
6.) Compléter le tableau suivant (vous pouvez effectuer des recherches sur Internet) :
| Vitesse en km/h | Vitesse en m/s | |
| Limitation de vitesse sur autoroute | ||
| Propagation du son dans l’air |
☆☆ C1 ☆☆ C3
7.) Protocole expérimental mesure et calcul de vitesses :
A l’aide du matériel à disposition, proposer un schéma et un protocole expérimental permettant de mesurer la vitesse moyenne (en m/s) d’un solide placé sur le fil de nylon (voir annexe 1) :
Schéma
Protocole
☆☆ C2
Appeler le professeur et présenter votre protocole.
☆☆ C5
8.) Réaliser votre protocole validé et effectuer 3 relevés de mesures de vitesses (en m/s) que vous présenterez sous forme d’un tableau ci-dessous :
☆☆ C1/C5 ☆☆ C3
Application
………. / 3 pts
Un apprenant me dit qu’il a reçu une contravention pour excès de vitesse : 95 km/h au lieu de 80 km/h.
Il m’annonce que c’est impossible car il est parti de chez lui à 7h15, qu’il s’est fait contrôler à 7h55 et qu’il avait parcouru 32 km au moment où il est passé devant le radar.
9.) Calculer la vitesse moyenne de l’apprenant (en km/h arrondi à l’unité) :
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
☆☆ C1 ☆☆ C3
10.) Le raisonnement de l’apprenti vous semble-t-il cohérent ?
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
☆☆ C2/C4
Annexe : définir un protocole expérimental
| Questions à se poser | Exemple 1 | Exemple 2 |
| La grandeur mesurée ? Sa notation ? | La tension électrique U | L’intensité électrique I |
| Avec quel instrument ? | Un voltmètre | Un ampèremètre |
| En quelle unité ? | En Volts | En Ampères |
| Ce que je fais de ces mesures ? | Je calcule le produit U x I |
Ainsi le protocole est :
Je mesure la tension électrique U en Volts avec un voltmètre et l’intensité I en Ampères avec un ampèremètre.
Je calcule ensuite le produit U x I et relève les valeurs dans un tableau.
Compétences, capacités et connaissances issues du programme CAP Physique Chimie Education Nationale
Capacités
Délimiter un système et choisir un référentiel adapté.
Reconnaître un état de repos ou de mouvement d’un objet par rapport à un autre objet.
Différencier trajectoire rectiligne, circulaire et quelconque pour un point donné d’un objet.
Identifier la nature d’un mouvement à partir d’un enregistrement.
Déterminer expérimentalement une vitesse moyenne dans le cas d’un mouvement rectiligne.
Utiliser la relation entre vitesse moyenne, distance parcourue et durée.
Connaissances
Savoir qu’un mouvement ne peut être défini que dans un référentiel choisi.
Connaître l’existence de mouvements de natures différentes : mouvement uniforme et mouvement uniformément varié (accéléré ou ralenti).
Connaître la relation entre vitesse moyenne, distance parcourue et durée.
Compétence – C1
S’approprier
Rechercher, extraire et organiser l’information.
Traduire des informations, des codages.
Compétence – C2
Analyser
Raisonner
Émettre des conjectures, formuler des hypothèses.
Proposer, choisir une méthode de résolution ou un protocole expérimental.
Élaborer un algorithme.
Compétence – C3
Réaliser
Mettre en œuvre une méthode de résolution, des algorithmes ou un protocole expérimental en respectant les règles de sécurité.
Utiliser un modèle, représenter, calculer.
Expérimenter, faire une simulation.
Compétence – C4
Valider
Exploiter et interpréter des résultats ou des observations de façon critique et argumentée.
Contrôler la vraisemblance d’une conjecture, de la valeur d’une mesure.
Valider un modèle ou une hypothèse.
Mener un raisonnement logique et établir une conclusion.
Compétence – C5
Communiquer
Rendre compte d’un résultat, à l’oral ou à l’écrit en utilisant des outils et un langage approprié.
Expliquer une démarche.