Cinquième 2016-2017
Kartable
Cinquième 2016-2017

Les caractéristiques du mouvement et les différentes interactions

La trajectoire et la vitesse d'un objet dépendent du corps choisi pour décrire son mouvement, le référentiel. Les actions mécaniques, qui sont susceptibles de modifier ce mouvement, peuvent être représentées sur un diagramme objet − interaction.

I

Rappels sur le mouvement

A

Le système

Avant de commencer l'étude d'un mouvement, il est nécessaire de préciser le système étudié.

Système

Le système est le corps ou l'ensemble de corps dont on étudie le mouvement. On le distingue du milieu extérieur (ou environnement).

Le mouvement d'une roue d'un véhicule et celui du véhicule ne sont pas les mêmes.

B

La trajectoire

Trajectoire

La trajectoire d'un objet en mouvement est le chemin suivi par l'objet.

-
Trajectoire d'un skieur dans la neige

On distingue plusieurs types de trajectoires, en particulier la trajectoire rectiligne et la trajectoire curviligne :

Trajectoire rectiligne

La trajectoire est rectiligne si la figure décrite par le corps est une ligne droite.

-
Trajectoire rectiligne d'une moto

Trajectoire curviligne

La trajectoire est curviligne si la figure décrite par le corps n'est pas une ligne droite.

-
Trajectoire curviligne d'un point d'une roue

Parmi les trajectoires curvilignes, on trouve notamment les trajectoires circulaires.

Trajectoire circulaire

La trajectoire est circulaire si la figure décrite par le corps est un cercle.

-
Trajectoire circulaire d'un point
C

La vitesse

Vitesse

La vitesse d'un corps est le rapport de la distance D qu'il a parcourue par la durée t écoulée :

v=Dt

Son unité est le m/s.

Un sprinteur met 12 secondes pour parcourir 100 mètres. Sa vitesse est :

v=Dt

v=10012

v=8,3 m/s

On exprime souvent la vitesse en km/h. La distance parcourue D doit alors être exprimée en kilomètres (km) et la durée écoulée t en heures (h).

Une voiture parcourt 134 km en 2 heures. Sa vitesse est :

v=Dt

v=1342

v=67 km/h

D

La nature du mouvement

Selon la manière dont varie la vitesse d'un corps, on distingue trois types de mouvements :

  • Si la vitesse augmente, le mouvement est dit accéléré.
  • Si la vitesse est constante, le mouvement est dit uniforme.
  • Si la vitesse diminue, le mouvement est dit ralenti.

Pour donner la nature du mouvement du système, il faut indiquer son type de trajectoire (rectiligne, curviligne, etc.) et l'évolution de sa vitesse (accéléré, uniforme ou ralenti).

Au démarrage, le mouvement de la moto est rectiligne et accéléré.

-

Mouvement rectiligne et accéléré

II

La relativité du mouvement

A

Mise en évidence

Mouvements d'une balle

Dans un train en mouvement, on lâche, sans vitesse initiale, une balle et on observe son mouvement depuis l'intérieur et l'extérieur du train.

Vue depuis l'intérieur du train, la balle a un mouvement rectiligne et accéléré.

-
Mouvement de la balle vue depuis l'intérieur du train

Vue depuis l'extérieur du train, la balle a un mouvement différent, curviligne.

-
Mouvement de la balle vue depuis l'extérieur du train

Le mouvement du système (sa trajectoire et sa vitesse) dépend de l'objet par rapport auquel on l'étudie. On dit que le mouvement est relatif.

B

Les référentiels

Le mouvement d'un système étant relatif, il est nécessaire de définir l'objet, appelé référentiel, par rapport auquel on l'étudie.

Référentiel

Le référentiel est l'objet par rapport auquel on étudie le mouvement du système.

Dans l'exemple précédent, le référentiel de la première situation était le train et celui de la deuxième situation était le sol.

Trois référentiels sont à connaître :

Défini parUtilisé pour
Référentiel terrestreL'ensemble des objets fixes par rapport à la surface de la Terre (sol, table, etc.)L'étude des mouvements d'objets à la surface ou dans l'atmosphère de la Terre
Référentiel géocentriqueUn repère ayant pour origine le centre de la Terre et 3 axes dirigés vers des étoiles lointaines considérées comme fixesL'étude des mouvements de la Lune et des satellites artificiels autour de la Terre
Référentiel héliocentriqueUn repère ayant pour origine le centre du Soleil et 3 axes dirigés vers des étoiles lointaines considérées comme fixesL'étude des mouvements des planètes et d'autres astres autour du Soleil

Le mouvement de la Terre dépend du référentiel choisi pour le décrire :

  • Dans le référentiel géocentrique, la Terre est immobile.
  • Dans le référentiel héliocentrique, la Terre est en mouvement circulaire et uniforme, et en rotation sur elle-même.
III

Les différents types d'actions mécaniques

A

Notion d'actions mécaniques

Lorsqu'un objet subit une modification de son mouvement ou de sa forme, c'est qu'il a subi une action mécanique.

Action mécanique

Une action mécanique est un concept utilisé pour décrire tout phénomène provoquant une modification du mouvement d'un corps ou une déformation.

Lorsqu'un footballeur frappe un ballon initialement au repos, celui-ci va être mis en mouvement. Le ballon a donc subi une action mécanique.

-
Action mécanique
B

L'acteur et le receveur

Une action mécanique est toujours exercée par un objet (l'acteur ou le donneur) sur un autre objet (le receveur).

Acteur

L'acteur (ou le donneur) est le système à l'origine de l'action mécanique.

Dans l'exemple précédent, l'acteur est le footballeur.

Receveur

Le receveur est le système subissant l'action mécanique.

Dans l'exemple précédent, le receveur est le ballon.

C

Les deux types d'actions mécaniques

Il existe deux types d'actions mécaniques :

  • Les actions de contact qui ne s'exercent que lors du contact entre l'acteur et le receveur.
  • Les actions à distance qui peuvent s'exercer même si l'acteur et le receveur ne sont pas en contact.

La Terre attire le ballon vers le bas, même si elle ne le touche pas, il s'agit donc d'une action à distance.

Le footballeur et le sol, qui le retient, exercent sur le ballon des actions de contact.

D

Le diagramme objet − interaction

Les diagrammes objet − interaction permettent de représenter les interactions existant entre un objet que l'on a décidé d'étudier et d'autres objets.

Dans la situation précédente, si on étudie le ballon, le diagramme objet − interaction est :

-

Diagramme objet − interaction

Généralement, dans les diagrammes objet − interaction, les actions de contact sont représentées par des flèches pleines, alors que celles à distance sont représentées par des flèches en pointillés.

pub

Demandez à vos parents de vous abonner

Vous ne possédez pas de carte de crédit et vous voulez vous abonner à Kartable.

Vous pouvez choisir d'envoyer un SMS ou un email à vos parents grâce au champ ci-dessous. Ils recevront un récapitulatif de nos offres et pourront effectuer l'abonnement à votre place directement sur notre site.

J'ai une carte de crédit

Vous utilisez un navigateur non compatible avec notre application. Nous vous conseillons de choisir un autre navigateur pour une expérience optimale.