I Relativité du mouvement - Notion de référentiel

Pour définir l'état de repos ou de mouvement d'un objet, il est nécessaire de préciser par rapport à quel objet de référence, appelé référentiel, on l'étudie.

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Par exemple le conducteur de la voiture est au repos par rapport à la voiture mais en mouvement par rapport au sol (référentiel terrestre).

Remarque: Un objet est en mouvement par rapport à un autre si la distance (d) qui sépare ces objets varie au cours du temps (t).

II Trajectoire  d'un point matériel

1 Définition

On appelle trajectoire d'un point matériel,  la courbe décrite par l'ensemble des positions successives occupées dans l'espace par un point au cours de son mouvement.
   
Remarques:

• Un objet étant fait d'un ensemble de points matériels, les trajectoires des différents points de l'objet ne sont pas forcément identiques ( Par exemple les traces laissées par des skieurs matérialisent les trajectoires de leurs skis (différentes de celles de leurs bonnets !)
• La trajectoire d'un point dépend du référentiel choisi.

2 Des trajectoires particulières

Trajectoire rectiligne: Lorsque la courbe décrite par un point matériel est une droite, on parle de trajectoire rectiligne.

Trajectoire circulaire: Lorsque la courbe décrite par un point matériel est un cercle ou un arc de cercle, on parle de trajectoire circulaire.

La cycloïde : C'est la trajectoire dessinée par un point d'une roue par rapport au sol,

III Différents types de mouvements

Les mouvements de translation :Un objet est dit en mouvement de translation, si n'importe quel segment formé par deux points de cet objet se déplace en restant parallèle à lui-même, par exemples: un ascenseur effectue un mouvement de translation rectiligne.

Les mouvements de rotation : Un objet est en mouvement de rotation si les points qui le constituent ont des trajectoires circulaires autour d'un point fixe (l'axe de rotation).

IV Vitesse(s) d'un objet en mouvement

1 Vitesse moyenne (vm)

La vitesse moyenne, notée vm, d'un objet en mouvement est égale au quotient de la distance (d) parcourue par cet objet par le temps (t) du parcours : 

vm = d / t

avec vm en m/s (m.s^-1) si la distance d est en mètre (m)  et le temps t en seconde (s) (Unités du système international) ou vm en km/h (km.h^-1) si la distance d est en kilomètre (km)  et le temps t en heure (h)

2 Vitesse instantanée

La vitesse moyenne ne donne qu'une indication globale sur un mouvement mais on peut également étudier la vitesse instantanée d'un objet : c'est la vitesse d'un objet à un instant précis. Elle nous est donnée par le compteur de vitesse ou le radar de la gendarmerie.

3 Vitesse et sécurité routière : distance d'arrêt d'un véhicule

La distance d'arrêt, notée DA, est la distance parcourue par un véhicule entre le moment où le conducteur perçoit un obstacle et l'arrêt complet du véhicule.

Elle est la somme de deux termes :

                Distance d'arrêt =  Distance de réaction +  Distance de freinage

La distance de réaction, DR, est la distance parcourue par le véhicule entre le moment où le conducteur voit l'obstacle et celui où il commence à freiner. Elle est proportionnelle au temps de réflexe du conducteur. Celui-ci vaut environ 1s, mais peut atteindre 2s en cas d'alcoolémie ou sous l'emprise de stupéfiants, elle dépend également de la vitesse du véhicule.

La distance de freinage, DF, dépend de la vitesse du véhicule, de l'état du véhicule (surtout freins et pneus), de l'état de la chaussée (sèche, humide, en bon état, ...)

V Evolution d'un mouvement au cours du temps

• Mouvement uniforme: L'objet mobile se déplace à vitesse constante.
• Mouvement accéléré: L'objet mobile se déplace à de plus en plus vite, la vitesse augmente.
• Mouvement ralenti (décéléré): L'objet mobile se déplace à de moins en moins vite, la vitesse diminue.