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Fiche de révision 12
QCM QUESTY |
MOUVEMENTS D’UN SYSTÈME |
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|
🟦 FICHE DE RÉVISION 01
CHAPITRE 12 – MOUVEMENTS D’UN SYSTÈME
-
Ce chapitre permet de répondre à
trois questions fondamentales :
-
🔵
1. Comment décrire le mouvement d’un système ?
-
→ Position, trajectoire, vitesse,
vecteur vitesse.
-
🟢
2. Comment caractériser la variation du mouvement
?
-
→ Vecteur variation de vitesse
.
-
🔴
3. Pourquoi le mouvement varie-t-il ?
-
→ À cause de la résultante des
forces exercées sur le système.
-
⭐
IDÉE CENTRALE À RETENIR :
-
La résultante des forces détermine
la variation du vecteur vitesse.
-
Pour une masse
m constante :
-

-
Donc :
-
-
Les vecteurs
et
sont
colinéaires et de même sens.
2)- 🔵 DÉCRIRE LE MOUVEMENT D’UN SYSTÈME
-
① Le système étudié :
-
Pour simplifier l’étude, un système
peut être modélisé par un point matériel, souvent son centre d’inertie
G.
-
Exemples :
-
• une voiture → son centre
d’inertie G
-
• une balle → son centre
-
• un skieur → un point
S
-
• une planète → son centre
-
⚠️ Toujours préciser le référentiel
d’étude.
-
La vitesse dépend du référentiel
choisi.
-
② La trajectoire
-
La trajectoire est l’ensemble des
positions successives occupées par le système.
-
🟢 Principaux types de trajectoires
-
Trajectoire rectiligne : → les
positions successives sont alignées.
-
Trajectoire circulaire : → le
système décrit un cercle.
-
Trajectoire curviligne : →
trajectoire quelconque, non rectiligne.
-
①
Vitesse moyenne :
![]()
-
La vitesse moyenne correspond à la distance parcourue pendant
une durée donnée :
-
⭐
FORMULE FONDAMENTALE
-
vmoy =
d /
Δt
-
• vmoy
: vitesse moyenne en m . s–1
-
• d : distance parcourue en m
-
• Δt : durée en s
-
Unité
SI : m . s–1
-
La vitesse moyenne est le quotient de la distance
d parcourue
par la durée du parcours Δt.
-
🔄
Conversions indispensables
-
1 m . s–1
= 3,6 km · h–1 =>
v (km
· h–1) = 3,6 ×
v (m . s–1)
-
et :
v (m . s–1) =
v (km · h–1)
/ 3,6
-
💡
ASTUCE
-
Pour passer de km · h–1 → m . s–1 :
➡️
diviser par 3,6
-
Pour passer de m . s–1→ km · h–1 :
➡️
multiplier par 3,6
-
②
Vitesse instantanée :
-
La vitesse instantanée v (t) est la vitesse du système à un instant
donné t.
-
Exemple :
-
→ indication d’un compteur de voiture
-
→ mesure effectuée par un radar.
-
Pour une très courte durée :
-
v (t) ≈ distance parcourue / très courte durée
-
Plus l’intervalle de temps est petit, meilleure est
l’approximation.
-
③
Évolution de la valeur de la vitesse :
-
🟢
v constante → mouvement uniforme
-
🟠
v augmente → mouvement accéléré
-
🔴
v (t) diminue → mouvement décéléré / retardé
-
⚠️
Attention :
-
Un mouvement peut être uniforme tout en étant accéléré au sens
physique du vecteur vitesse si sa direction change.
-
Exemple :
-
➡️
mouvement circulaire uniforme.
-
Le vecteur vitesse
donne beaucoup plus d'informations que la
seule valeur de la vitesse.
-
Il possède
4 caractéristiques :
-
⭐ À
CONNAÎTRE PAR CŒUR
|
Caractéristique |
Description |
|
📍 Origine |
Position du
système à l’instant considéré |
|
➡️ Direction |
Tangente à la
trajectoire |
|
🔄 Sens |
Sens du
mouvement |
|
📏 Valeur |
Valeur de la
vitesse v |
-
①
Comment tracer un vecteur vitesse ?
-
À partir du point
Mi :
-
Étape 1
-
📍
Placer l’origine du vecteur en
Mi.
-
Étape 2
-
📐
Tracer la direction
tangente à la trajectoire.
-
Pour une chronophotographie, on peut utiliser la droite :
-
(Mi−1 Mi+1)
-
et tracer par
Mi une parallèle à cette
droite.
-
Étape 3
-
➡️
Orienter la flèche dans le
sens du mouvement.
-
Étape 4
-
📏
Respecter l’échelle donnée.
-
Exemple :
-
1 cm ↔ 0,10 m · s−1 .
-
Si :
v
= 0,40 m · s−1
alors : longueur du
vecteur = 4,0 cm
5)- 🟣
LE VECTEUR VARIATION DE VITESSE ![]()
-
①
Pourquoi utiliser
?
-
Le vecteur vitesse peut changer :
-
🔹
de
valeur
-
🔹
de
direction
-
🔹
de
sens
-
Dès que le vecteur vitesse change :
-
-
②
Définition
-
Entre deux instants ou deux positions :
-
⭐
FORMULE
-
-
Attention :
-
⚠️
C’est une
soustraction vectorielle.
-
On ne peut pas toujours faire simplement :
-
Δv = v2 – v1
-
car les directions des deux vecteurs peuvent être différentes.
-
③
Construction graphique de
![]()
-
Méthode :
-
Étape 1
-
Tracer les vecteurs
et
avec leurs directions, sens et
longueurs corrects.
-
Étape 2
-
Placer les deux vecteurs avec une même origine.
-
Étape 3
-
Tracer :
-
![]()
-
Le vecteur variation de vitesse
est alors le vecteur allant :
-
extrémité de
→ extrémité de
![]()
-
⭐
ASTUCE :
-
Pour une construction graphique, ne jamais oublier que :
-
![]()

6)- 🟣
RECONNAÎTRE LES MOUVEMENTS GRÂCE AUX VECTEURS
-
🟢
Mouvement rectiligne uniforme
-
Les points sont alignés.
-
Les distances parcourues pendant des durées égales sont
égales.
-
=>
et les forces se compensent.
-
À retenir :
-
MRU
→
→
→
![]()
-
🟠
Mouvement rectiligne accéléré
-
La direction et le sens de
restent identiques mais sa valeur
augmente.
-
-
Le vecteur
est dans le sens de l'accélération du mouvement.
-
🔵
Mouvement circulaire uniforme
-
La valeur de la vitesse reste constante
v = cte.
-
Mais la direction du vecteur vitesse change continuellement
.
-
varie et : ![]()
-
Le mouvement est donc accéléré au sens vectoriel, même si la
valeur de la vitesse reste constante.
-
Dans le cas étudié avec un fil tendu,
est dirigé vers le
centre de la trajectoire circulaire.
7)- 🔴
LES FORCES ET LA VARIATION DU MOUVEMENT
-
①
Une force est un vecteur
-
Une force possède :
-
📍
Point d’application
-
📐
Direction
-
➡️
Sens
-
📏
Valeur
-
Unité :
-
newton (N)
-
②
Somme vectorielle des forces
-
Lorsque plusieurs forces sont exercées sur un système :
-
-
est appelée : résultante des forces.
8)- 🔴
CONTRAPOSÉE DU PRINCIPE D’INERTIE
-
⭐ À
CONNAÎTRE
-
Si le vecteur vitesse
varie, alors :
les forces ne
se compensent pas
.
-
Autrement dit :
-
→ ![]()
-
Réciproquement :
-
→
varie
-
🟢
Cas particulier
-
Si :
alors le vecteur vitesse reste constant
:
-
Le système est :
-
• soit immobile
-
• soit en mouvement rectiligne uniforme.
-
⭐
RELATION FONDAMENTALE DU CHAPITRE
-
Pour un système de masse constante soumis à des forces
constantes, pendant une courte durée Δt :
-
-
Cette relation est la forme utilisée dans le cours pour relier
la résultante des forces et la variation de vitesse.
-
📌
Unités
|
Grandeur |
Symbole |
Unité |
|
Force |
F |
N |
|
Masse |
m |
kg |
|
Temps |
Δt |
s |
|
Vitesse |
v |
m . s–1 |
|
Variation de vitesse |
Δv |
m . s–1 |
-
Vérification :
-
N = kg ×
m . s–2
-
⭐
CONSÉQUENCE VECTORIELLE
-
et
:
-
➡️
sont
colinéaires
-
➡️
ont le
même sens
-
À forces identiques :
-
∝ 1 / m
-
🟢
petite masse → variation de vitesse importante
-
🔴
grande masse → variation de vitesse faible
-
⭐ À
RETENIR
-
Plus la masse est grande, plus il est difficile de modifier
le mouvement du système.
-
Si deux systèmes subissent la même résultante des forces
pendant la même durée :
-
m2 > m1
-
alors :
-
|Δv2| < |Δv1|
-
Le cours illustre cette propriété notamment avec deux planeurs
soumis à la même force de traction.
11)-
🟡 MÉTHODE : EXPLOITER UNE CHRONOPHOTOGRAPHIE
-
ÉTAPE 1 – Identifier le référentiel
-
Exemple : Référentiel terrestre.
-
ÉTAPE 2 – Identifier les positions successives
-
Repérer :
M0,
M1,
M2,
M3...
-
ÉTAPE 3 – Vérifier les intervalles de temps
-
Si les positions sont enregistrées à intervalles réguliers :
-
τ = constante
-
alors les distances entre positions successives permettent de
comparer les vitesses.
-
ÉTAPE 4 – Calculer une vitesse
-
Utiliser :
-
v ≈
MM' /
Δt
-
⚠️
Les distances doivent être exprimées en mètres.
-
⚠️
Les durées doivent être exprimées en secondes.
-
ÉTAPE 5 – Déterminer la nature du mouvement
-
Distances égales pour des durées égales : → mouvement
uniforme.
-
Distances de plus en plus grandes : → mouvement accéléré.
-
Distances de plus en plus petites : → mouvement décéléré.
-
ÉTAPE 6 – Tracer
![]()
-
Ne pas oublier : origine + direction + sens + valeur +
échelle.
-
Situation 1 : même direction et même sens
-
Exemple :
-
v1 = 2,0 m . s–1
et v2
= 3,0 m . s–1
-
Alors :
-
Δv = 3,0 − 2,0
-
Δv ≈ 1,0 m . s–1
-
est orienté dans le sens du mouvement.
-
Situation 2 : même valeur mais direction différente
-
Exemple :
-
mouvement circulaire uniforme.
-
Même si :
v1 =
v2
-
on a :
-
![]()

-
![]()
-
⚠️
PIÈGE MAJEUR :
-
« La vitesse est constante donc »
-
❌
FAUX pour un mouvement circulaire uniforme.
-
La valeur de la vitesse est constante, mais le vecteur vitesse
change de direction.
13)-
🔴 MÉTHODE : RELIER LES FORCES AU MOUVEMENT
-
Pour résoudre un exercice :
-
① Choisir le système
-
Exemple : « On étudie le skieur assimilé au point
S. »
-
② Choisir le référentiel
-
Exemple : « On travaille dans le référentiel terrestre supposé
galiléen. »
-
③ Faire le bilan des forces
-
Exemples :
-
• poids ![]()
-
• réaction du support ![]()
-
• frottement ![]()
-
④ Calculer ou construire la résultante
-
![]()
-
⑤ Utiliser Newton
-
-
⑥ Comparer les directions
-
Puisque :
-
et
sont colinéaires et de même sens : → la direction de
est
celle de la résultante.
-
⑦ Conclure sur le mouvement
-
Si :
→ mouvement rectiligne uniforme ou repos.
-
Si :
→ le vecteur vitesse
varie.
14)-
🟢 EXEMPLE CLASSIQUE : MOUVEMENT CIRCULAIRE
-
Un objet est attaché à un fil et tourne autour d’un point
fixe.
-
Si :
-
• rayon constant
-
• vitesse constante en valeur
-
alors :
-
Mouvement circulaire uniforme.
-
Le vecteur vitesse :
-
➡️
est tangent au cercle.
-
Le vecteur variation de vitesse :
-
➡️
est dirigé vers le centre du cercle.
-
La résultante des forces :
-
➡️
est également dirigée vers le centre.
-
⭐
SCHÉMA MENTAL
-
: tangent au cercle
-
: vers le centre
-
: vers le centre

15)-
🟣 APPLICATION : CHUTE LIBRE AVEC VITESSE INITIALE
-
Dans l’application expérimentale du chapitre, une balle est
lancée avec une vitesse initiale faisant un angle
α avec
l’horizontale.
-
Le mouvement est étudié dans le référentiel terrestre à partir
d’une chronophotographie.
-
En négligeant les frottements de l’air :
-
La principale force exercée sur la balle est son poids :
-
-
avec :
-
•
m en kg
-
•
g ≈ 9,81 N · kg−1 (souvent 10 N · kg−1
selon l’exercice)
-
La résultante est donc :
-
-
a la même direction et le même sens que
.
-
Conséquence :
-
L'accélération est verticale vers le bas.
-
La trajectoire d'un projectile lancé obliquement est une
parabole dans le modèle usuel sans frottements.
16)-
🟠 APPLICATION : MOUVEMENT RECTILIGNE UNIFORME
-
Si un système possède un mouvement rectiligne uniforme :
-
=>
et ![]()
-
Les forces se compensent.
-
Exemple du skieur
-
Pour un skieur en mouvement rectiligne uniforme :
-
• le poids est vertical vers le bas ;
-
• la réaction normale est perpendiculaire à la piste ;
-
• le frottement est parallèle à la piste et opposé au
mouvement.
-
Le bilan des forces permet alors de déterminer la force de
frottement.
17)-
🚨 ERREURS ET PIÈGES À ÉVITER
-
❌
PIÈGE 1
-
Confondre vitesse et vecteur vitesse.
-
✔️
La valeur de la vitesse peut être constante alors que le vecteur vitesse
varie.
-
❌
PIÈGE 2
-
Dire qu’un mouvement circulaire uniforme n’est pas accéléré.
-
✔️
La valeur de
v est constante
mais la direction du vecteur
change.
-
❌
PIÈGE 3
-
Tracer
dans la direction du rayon.
-
❌
Faux.
-
✔️
est tangent à la trajectoire.
-
❌
PIÈGE 4
-
Oublier le référentiel.
-
✔️
Une vitesse doit toujours être associée à un référentiel.
-
❌
PIÈGE 5
-
Utiliser des km / h directement dans une formule
SI.
-
✔️
Convertir en m / s.
-
❌
PIÈGE 6
-
Oublier que
est un vecteur.
-
✔️
Utiliser :
-
![]()
-
Et pas systématiquement :
-
Δv =
v2 –
v1
-
❌
PIÈGE 7
-
Croire que
signifie forcément « système immobile ».
-
✔️
Cela signifie :
-
repos OU mouvement rectiligne uniforme.
-
❌
PIÈGE 8
-
Confondre la direction de la vitesse et celle de
l'accélération.
-
✔️
Elles peuvent être différentes.
-
Exemple : mouvement circulaire uniforme :
-
: tangent
-
: radial vers le centre
-
❌
PIÈGE 9
-
Oublier la masse en kg.
-
✔️
Dans la relation de Newton, la masse doit être exprimée en kg.
-
❌
PIÈGE 10
-
Faire uniquement une addition numérique des forces.
-
✔️
Les forces sont des vecteurs : il faut tenir compte de leur direction et de
leur sens.
18)- ⭐
TABLEAU « À SAVOIR PAR CŒUR »
|
Situation |
Vecteur
vitesse
|
|
Résultante
|
|
Repos |
|
|
|
|
MRU |
constant |
|
|
|
Rectiligne
accéléré |
valeur
augmente |
|
|
|
Rectiligne
décéléré |
valeur
diminue |
|
|
|
Circulaire
uniforme |
direction
change |
|
|
|
Mouvement
quelconque |
varie |
|
|
-
⭐
Vitesse moyenne :
![]()
-
⭐
Vitesse instantanée approchée :

-
pour un intervalle de temps
τ très court.
-
⭐
Variation de vitesse
-
-
⭐
Deuxième loi de Newton
-
-
⭐
Poids
-
P =
m ×
g
-
Unités :
-
P
en N
-
m en kg
-
g en N · kg−1
-
⭐
Conversion
-
1 m · s−1 = 3,6 km · h−1
20)-
🟨 CHECK-LIST AVANT DE RENDRE UN EXERCICE
-
☐
Ai-je défini le
système étudié ?
-
☐
Ai-je précisé le
référentiel ?
-
☐
Ai-je identifié la
trajectoire ?
-
☐
Ai-je calculé la vitesse avec les bonnes unités ?
-
☐
Ai-je distingué
vitesse et
vecteur vitesse ?
-
☐
Ai-je correctement tracé
?
-
☐
Ai-je construit correctement
?
-
☐
Ai-je effectué le
bilan des forces ?
-
☐
Ai-je calculé la résultante
vectorielle des forces ?
-
☐
Ai-je utilisé :
?
-
☐
Ai-je vérifié les unités ?
-
☐
Ai-je interprété le résultat physiquement ?
-
☐
Ai-je indiqué clairement la direction et le sens des vecteurs ?
21)-
🏆 LES 10 NOTIONS CLÉS DU CHAPITRE
-
1️⃣
La vitesse est relative au référentiel.
-
2️⃣
La vitesse moyenne est : vmoy =
d /
Δt
-
3️⃣
Le vecteur vitesse est tangent à la trajectoire.
-
4️⃣
Le vecteur vitesse possède une direction, un sens et une valeur.
-
5️⃣
Le vecteur vitesse peut varier en valeur, direction ou sens.
-
6️⃣
Si le vecteur vitesse varie : ![]()
-
7️⃣
La variation de vitesse est : ![]()
-
8️⃣
La résultante des forces est liée à
par : 
-
9️⃣
Plus la masse m est grande, plus une même force produit une faible
variation de vitesse.
-
10️⃣
La résultante des forces indique comment le vecteur vitesse va évoluer.
-
🌟
PHRASE-BILAN À RETENIR
-
Si les forces se compensent, le vecteur vitesse reste constant
;
-
si elles ne se compensent pas, le vecteur vitesse varie dans
la direction et le sens de la résultante des forces.
-
📌
MÉTHODE ULTRA-RAPIDE POUR LE BAC
-
MOUVEMENT →
→
→ FORCES → NEWTON → CONCLUSION
-
Décrire le mouvement
-
Tracer / déterminer ![]()
-
Déterminer ![]()
-
Faire le bilan des forces
-
Calculer ![]()
-
Utiliser la 2ᵉ loi de Newton
-
Comparer les directions et les sens
-
Conclure sur le mouvement
-
⭐ À
NE JAMAIS OUBLIER :
-
est tangent à la trajectoire
-
est lié à ![]()
-
<=>
constant
-
→
varie
-
Plus
m est grande → plus est faible à force et durée
identiques
📘 FICHE DE RÉVISION 02 ET DE
MÉTHODE
Physique-Chimie Première — Chapitre N° 12 : Mouvements d'un système
-
Vitesse moyenne et vitesse
instantanée
-
Vitesse moyenne
:
-
La vitesse moyenne
vmoy
d'un point mobile est le rapport de la distance parcourue
d par la durée du parcours
Δt :
|
-
FORMULE N° 1 — Vitesse
moyenne -
Formule : vmoy
= d / Δt -
d
: distance
parcourue en mètres (m) -
Δt : durée du parcours
en secondes (s) -
vmoy
: vitesse moyenne en mètres par seconde (m . s−1
ou m / s) |
-
Vitesse instantanée
v (t) :
-
C'est la vitesse à un instant
t
précis.
-
En pratique, on ne sait calculer
qu'une vitesse moyenne.
-
On considère que pendant un
intervalle de temps très court Δt
= τ (ex:
20 ms ou 40 ms), la vitesse reste pratiquement constante (pour une
expérience de quelques secondes).
-
• Notion clé
(Caractère relatif) :
-
Le mouvement d'un point dépend
obligatoirement du référentiel choisi (terrestre, géocentrique,
héliocentrique).
-
La vitesse est relative au
référentiel d'étude.
2)- Définition et
caractéristiques du vecteur vitesse
![]()
-
Calcul approché de la valeur
vi
:
-
Dans un
référentiel donné, au point Mi
à l'instant ti,
la vitesse instantanée vi
est assimilée à la vitesse moyenne entre la position
Mi
et la position très proche suivante
M(i+1)
:
|
-
FORMULE N° 2 — Valeur du vecteur vitesse au point Mi -
Formule : vi
= Mi M(i+1) / Δt
ou vi = Mi M(i+1)
/ τ -
Mi
M(i+1)
: longueur du segment entre les deux positions en
mètres (m) -
Δt
= t (i+1) − ti = τ :
durée très courte séparant les deux enregistrements en secondes
(s) -
vi
: valeur du vecteur vitesse au point M(i+1)
en
mètres par seconde (m . s−1) |
|
-
FORMULE N° 2 Bis — Valeur du vecteur vitesse au point Mi -
Formule : vi
= M(i−1) M(i+1) / Δt
ou vi = M(i−1) M(i+1)
/ 2 τ -
Mi
M(i+1)
: longueur du segment entre les deux positions en
mètres (m) -
Δt
= t (i+1) − t(i−1) =
2 τ :
durée très courte séparant les deux enregistrements en secondes
(s) -
vi
: valeur du vecteur vitesse au point Mi en
mètres par seconde (m . s−1) |
- Exemple :
-
Vecteur vitesse du point mobile
M
à l'instant t3,
que l'on
note plus simplement
.
Pour tracer ce vecteur vitesse :
|
-
Origine
:
Position occupée par le point mobile à l'instant
considéré t c'est-à-dire le point M3. -
Direction :
Tangente à la trajectoire au point considéré :
droite parallèle à (M2 M4)
issue de M3. -
Sens
: Celui
du mouvement à cet instant -
Valeur : Celle
de la vitesse instantanée à cet instant : -
-
Longueur du
représentant ℓv :
- Une échelle de représentation est indispensable. - Elle associe la
longueur du segment fléché à la valeur de la vitesse
instantanée. - Exemple : 1 cm ↔ 0,1 m / s. - En conséquence si v3 ≈ 0,40 m / s,
-
Le segment fléché
aura une longueur : ℓv3 = 4 cm. |
Animation CabriJava (Tracé de vecteurs vitesses)

-
Caractéristiques du vecteur vitesse
:![]()
-
Le vecteur vitesse
au point
Mi
possède 4 caractéristiques fondamentales :
-
1. Origine :
Position occupée par le point mobile à l'instant
ti
(le point Mi).
- 2. Direction : Tangente à la trajectoire au point Mi.
- Sur une chronophotographie, elle est parallèle à la droite passant par les
points voisins (M(i-1)M(i+1))
ou issue du segment [MiM(i+1)].
-
3. Sens :
Celui du mouvement à cet instant.
-
4. Norme (Valeur) :
Valeur de la vitesse instantanée vi
(exprimée en m . s−1).
3)- Qualification du mouvement
selon le vecteur vitesse
|
Type de
variation |
Nature de la trajectoire |
Qualification
du mouvement |
|
v
augmente au
cours du temps |
Ligne droite
(rectiligne) |
Mouvement
rectiligne accéléré |
|
v
diminue au
cours du temps |
Ligne droite
(rectiligne) |
Mouvement
rectiligne décéléré (retardé) |
|
v
reste constante
au cours du temps |
Cercle
(circulaire) |
Mouvement
circulaire uniforme |
4)- Le Vecteur Variation de Vitesse ![]()
-
Définition vectorielle :
-
Définition :
-
Lors d'un
mouvement, le vecteur vitesse
peut varier en valeur, en direction ou en sens.
-
Le vecteur
variation de vitesse entre deux positions
Mi
et Mj
(ou entre deux instants voisins
ti
et t(i+1)
se note :
|
-
FORMULE
N° 3 — Vecteur variation de vitesse :
-
Formule vectorielle : -
-
-
|
5)- Méthode géométrique rigoureuse
de tracé de ![]()
|
-
MÉTHODE
PAS À PAS
— Construction graphique du vecteur -
1. Échelle des vitesses
: -
Choisir une échelle de
représentation adaptée -
(ex: 1 cm ↔ 0,1 m . s−1
ou 1 cm ↔ 1,0 m . s−1). -
2. Tracé de
-
À partir du point
Mi,
tracer le vecteur
-
tangent à la trajectoire, dans le sens du
mouvement). -
3. Tracé de
-
À partir du point
M(i+1),
tracer le vecteur
-
4. Construction de la différence
vectorielle
-
Sélectionner le point d'étude
(par exemple Mi
ou M(i+1)). -
À partir de ce point, tracer le vecteur
-
À l'extrémité du vecteur,
adjoindre le vecteur opposé
− -
Le vecteur variation de vitesse
-
5. Mesure et conversion : -
Mesurer la longueur
ℓ
(Δv) en cm à la règle, puis multiplier par l'échelle pour
trouver la valeur réelle de
Δv
en m . s−1. |
6)- Cas d'étude fondamentaux du
cours
-
Mouvement rectiligne accéléré
-
Expérience 1 - Mobile autoporteur
tracté :
-
Les points sont alignés, la vitesse
augmente.
-
Les vecteurs
,
et
ont
la même direction et le même sens.
-
Mouvement circulaire uniforme
-
Expérience 2 - Mobile autoporteur
retenu par un fil :
-
La valeur de la vitesse est
constante, mais sa direction change à chaque instant.
-
Le vecteur
est
dirigé vers le centre du cercle (vecteur centripète, orienté selon le fil de
maintien).
7)- La Somme des Forces et la
Deuxième Loi de Newton
-
①
Modélisation d'une action mécanique :
-
Vecteur
force :
-
Une action
mécanique exercée par l'extérieur sur le système est modélisée par une force
(segment fléché) caractérisée par :
-
son point
d'application, sa direction (droite d'action), son sens et sa valeur (en
newtons, N).
-
②
Contraposée et Réciproque du Principe d'Inertie :
-
Contraposée
du Principe d'Inertie :
-
Lorsque,
entre deux instants voisins, le vecteur vitesse
d'un système varie (en
valeur ou en direction),
-
alors les forces extérieures appliquées au système
ne se compensent pas (
).
-
Réciproque
de la contraposée :
-
Réciproquement, si les forces qui s'exercent sur un système ne se compensent
pas (
),
-
alors son vecteur vitesse
varie
(mouvement non rectiligne uniforme et non immobile).
-
③ Deuxième Loi de Newton (Relation
approchée)
-
• Énoncé :
- Dans un référentiel donné, pour un système de masse m constante soumis à une ou plusieurs forces,
-
la somme des vecteurs
forces extérieures
et le vecteur variation de vitesse
pendant une durée
très courte Δt
sont reliés par :
|
-
FORMULE
N° 4 —
Deuxième loi de Newton (Relation approchée) -
Relation vectorielle
- -
m
: masse du système en kilogrammes (kg) - -
Δt
: intervalle de temps très court en secondes (s) -
PROPRIÉTÉ ESSENTIELLE : -
Les vecteurs |
8)- Rôle crucial de la masse (Inertie du système)
-
Influence de la masse m :
-
Plus la masse
m d'un système est grande, plus son
inertie est grande, et plus il est difficile de modifier son mouvement :
-
①
À variation de vitesse égale :
-
Pour obtenir une même variation de vitesse
sur une même durée
Δt, il faut appliquer une force
d'autant plus grande que la masse
est élevée.
-
②
À force égale :
-
Si on applique la même force
à deux systèmes de masses
différentes (ex: m' = 2
m) pendant la même durée
Δt,
- le
système le plus lourd subira une variation de vitesse deux fois plus petite
(Δv' =
Δv / 2).
9)- Applications Pratiques et Exercices Référencés
-
Chute libre avec vitesse initiale (TP Parabille)
-
Étude chronophotographique :
-
Une balle de masse
m est
lancée avec une vitesse initiale faisant un angle
α avec
l'horizontale.
- Bilan des forces :
-
Le système n'est soumis qu'à son
propre poids
(vertical, vers le bas).
-
Les frottements de l'air sont
négligés.
-
Conséquence vectorielle : ![]()
-
Puisque
, le vecteur variation de
vitesse
a une direction verticale, un sens vers le bas, et sa valeur reste
constante au cours du mouvement
-
(Δv
≈ 0,38 m . s−1 sur le
TP du cours).
-
Lors de la montée, la vitesse
diminue ; lors de la descente, elle augmente.
10)- Pièges, Erreurs à Éviter et Astuces Métier
|
-
⚠️
ATTENTION AUX ERREURS COURANTES EN INTERRO :
-
1. PIÈGE DE L'ÉCHELLE
D'ESPACE ET DE TEMPS : -
Ne pas confondre la
distance mesurée sur la feuille (en cm) et la distance réelle
sur le terrain (en m). -
Pensez à toujours
appliquer l'échelle de reproduction avant d'effectuer la
division par Δt
! -
2. PIÈGE DES UNITÉS :
-
La masse
m
DOIT être obligatoirement en kilogrammes (kg) dans la 2ème loi
de Newton ! ( -
Si la masse est
donnée en grammes (g), diviser par 1000. -
3. ERREUR DE SENS
DE
− -
Lors de la
construction de
-
N'oubliez pas
d'inverser le sens du vecteur
− -
4. CONFUSION ENTRE
- Un système peut avoir une vitesse horizontale (ex: lancer de projectile) -
alors que sa
variation de vitesse est strictement verticale (orientée vers
le bas, comme le poids ) ! -
5. ASTUCE
VERIFICATION COLINÉARITÉ : -
Vérifiez toujours à
la fin de votre exercice que votre vecteur
-
la même direction et le même sens que le vecteur force
résultante |
FICHE DE RÉVISION 03
CHAPITRE 12 : MOUVEMENTS D’UN SYSTÈME
Objectif
: décrire le
mouvement,
construire les vecteurs vitesse et
variation de vitesse,
puis relier la variation du mouvement
à la résultante des forces.
|
NOTION |
À RETENIR |
|
Système
et référentiel |
Le système
est l’objet étudié, souvent assimilé à un point matériel. Tout
mouvement est décrit dans un référentiel précisé ; trajectoire
et vitesse en dépendent. |
|
Trajectoire |
Ensemble des
positions successives : rectiligne,
circulaire ou curviligne. |
|
Vitesse |
La vitesse
moyenne concerne un trajet entier. La vitesse
instantanée décrit le mouvement à une date donnée. Mouvement
uniforme : valeur de la vitesse constante ; accéléré :
elle augmente ; ralenti :
elle diminue. |
|
Vecteur
vitesse |
Origine :
position du mobile ; direction :
tangente à la trajectoire ; sens : celui
du mouvement ; norme :
valeur de la vitesse. |
|
Variation
de vitesse |
Un vecteur
vitesse varie si sa valeur, sa direction ou son sens change.
Ainsi, en
mouvement circulaire uniforme, la valeur reste constante mais le
vecteur vitesse varie. |
|
Forces |
Une force
modélise une action mécanique. Elle possède
un point d’application, une
direction, un sens et une valeur en newtons. La somme
vectorielle des forces extérieures est la résultante. |
|
Lien
forces– mouvement |
Si le
vecteur vitesse varie, les forces ne se compensent pas. Pour une
masse constante et un intervalle court, la
résultante et la variation de vitesse ont même direction et même
sens. |
2)- FORMULES FONDAMENTALES ET
UNITÉS
|
RELATION |
GRANDEURS
UNITÉS SI |
USAGE |
|
vmoy
= d / Δt |
v
en m·s−1 ; d
en m ; Δt
en s |
Vitesse
moyenne sur un parcours. |
|
vi
≈ Mi−1Mi+1
/ (2τ) |
distance en
m ; τ
en s ; v
en m·s−1 |
Estimation
centrée de la vitesse à partir
d’un pointage à pas de
temps constant. |
|
|
Δv
et v en m·s−1 |
Soustraction
vectorielle : construire
|
|
|
F
en N ; m
en kg ; Δv
en m·s−1 ; Δt
en s |
Deuxième loi
de Newton sous forme
approchée sur un
intervalle court. |
|
P = m . g |
P
en N ; m
en kg ; g
≈ 9,81 N·kg−1 |
Poids d’un
système près de la
surface terrestre. |
|
v = √(vx2
+ vy2) |
v,
vx, vy en m·s−1 |
Valeur de la
vitesse à partir de ses
composantes. |
3)- MÉTHODE — RÉUSSIR UN EXERCICE
-
Définir
le système, le référentiel et l’intervalle de temps étudié.
-
Observer la chronophotographie :
-
points alignés ou courbes ?
espacements constants, croissants ou décroissants ?
-
Convertir avant tout calcul : ms →
s, cm → m, g → kg.
-
Calculer une vitesse :
-
utiliser de préférence la méthode
centrée autour du point demandé ;
-
écrire la formule, remplacer avec
unités,
-
calculer, puis arrondir
raisonnablement.
-
Tracer le vecteur vitesse :
-
placer l’origine au point étudié,
tracer la tangente, orienter dans le sens du mouvement, puis appliquer
l’échelle.
-
Construire
:
![]()
-
translater les deux vecteurs
vitesse à une même origine sans les tourner ;
-
tracer de l’extrémité de
vers
l’extrémité de
.
-
Faire le bilan des forces :
-
identifier les interactions
extérieures seulement, représenter chaque force puis déterminer
.
-
Conclure :
-
comparer direction et sens de
et
de
puis
qualifier le mouvement.
4)- ASTUCES, ERREURS ET PIÈGES À
ÉVITER
|
ASTUCES |
PIÈGES |
|
À
intervalles égaux, l’écartement des points permet de
lire l’évolution de la valeur
de la vitesse. |
Confondre
trajectoire rectiligne et mouvement
uniforme : « rectiligne
» décrit la forme ; « uniforme »
décrit la valeur de la vitesse. |
|
Dans un
mouvement circulaire uniforme,
|
Dire que
parce que les deux
vitesses ont la même valeur : leurs
directions peuvent être différentes. |
|
Une
grande masse implique une plus
faible variation de vitesse pour une
même résultante et une même
durée. |
Soustraire
seulement les valeurs : Δv
est un vecteur, pas une
simple différence de normes. |
|
Écrire
systématiquement les
quatre caractéristiques d’un vecteur évite les
tracés incomplets. |
Oublier le
référentiel, l’échelle
graphique ou les conversions d’unités. |
|
Contrôle
d’unités : kg × (m · s−1)
/ s = kg · m · s−2 = N. |
Croire que
un mouvement
rectiligne uniforme est aussi possible. |
-
Mini-bilan express :
-
Je sais distinguer vitesse moyenne
et instantanée ;
-
caractériser et tracer un vecteur
vitesse ;
-
construire
;
-
effectuer un bilan des forces ;
-
utiliser
;
-
interpréter le rôle de la masse ;
-
justifier un mouvement rectiligne,
circulaire, uniforme, accéléré ou ralenti.
5)- MÉMO EXPRESS — MOUVEMENTS D’UN
SYSTÈME
|
JE REPÈRE |
JE CALCULE |
JE TRACE |
|
Trajectoire :
rectiligne, circulaire
ou curviligne.
Espacements :
constants → uniforme ;
croissants → accéléré ;
décroissants → ralenti. |
vmoy
= d / Δt vi
≈ Mi−1Mi+1
/ (2τ) Unités :
m, s, m · s−1. |
Vecteur
vitesse : origine au
point ; tangente
à la trajectoire ; sens du
mouvement ; longueur
selon l’échelle. |
|
si la
valeur, la
direction ou le
sens de
|
P = m .
g, avec g
≈ 9,81 N·kg−1. |
Résultat clé :
ont même
direction et même
sens. Si
repos ou
mouvement rectiligne uniforme. |
|
CONVERSIONS
FLASH ms ÷ 1000 →
s ; cm ÷ 100 →
m ; g ÷ 1000 →
kg. |
RÉFLEXE
EXERCICE Système
→
référentiel →
observations →
conversions → formule → unités →
conclusion. |
CAS À
SAVOIR Mouvement
circulaire uniforme : la norme de
v est constante, mais sa
direction change ; donc |
-
PIÈGES EXPRESS :
-
ne pas confondre trajectoire
rectiligne et mouvement uniforme ;
-
ne pas soustraire seulement les
valeurs des vitesses ;
-
ne jamais oublier le référentiel,
les conversions et l’échelle graphique.
6)- CARTE MENTALE — L’ESSENTIEL EN
UN COUP D’ŒIL