Les différents types de mouvements
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Comment peut-on décrire le mouvement d'une cabine d'ascenseur ? Décrivons précisément quelques mouvements simples.
1. Décrire un mouvement dans l'espace
a) La translation
• L'ascenseur se déplace dans le référentiel terrestre de bas en haut ou de haut en bas : si on veut décrire le mouvement d'un ascenseur, il faut donc commencer par donner un sens à la trajectoire. Si on observe n'importe lequel des points de l'ascenseur, on constate que sa trajectoire est une droite : c'est une trajectoire rectiligne.
• Prenons maintenant deux points quelconques de cet ascenseur : le segment qui les relie conserve la même direction pendant tout le parcours : il en est de même pour n'importe quelle autre droite passant par deux points de l'ascenseur. Cette condition définit le mouvement de translation.
Un ascenseur qui monte a donc un mouvement de translation rectiligne de bas en haut.
• Remarque : les cabines d'une grande roue ont bien un mouvement de translation mais leur trajectoire est circulaire par rapport au sol. Il s'agit ici d'un mouvement de translation circulaire et non pas rectiligne comme précédemment.
b) La rotation
• Un autre mouvement très courant est celui de rotation ; dans la remarque ci-dessus, on vient de voir qu'il ne suffit pas simplement que l'objet tourne pour qu'il effectue un mouvement de rotation.
• Étudions le mouvement d'un disque qui tourne autour d'un axe fixe par rapport à la Terre. Au cours du mouvement, on constate que le centre du disque n'est animé d'aucun mouvement et que deux rayons quelconques de ce disque balaient le même arc de cercle pendant le même intervalle de temps : cela définit un mouvement de rotation.
2. Décrire un mouvement dans le temps
Reprenons l'exemple de l'ascenseur. Durant son ascension, la cabine est soumise à trois types de mouvement :
• Lorsque la cabine commence à monter, sa vitesse instantanée augmente progressivement : la cabine parcourt pendant des durées égales des distances de plus en plus grandes : le mouvement est accéléré.
• Lorsque la cabine a atteint sa vitesse normale, sa vitesse instantanée reste constante au cours du temps : la cabine parcourt pendant des durées égales des distances égales : le mouvement est uniforme.
• Lorsque la cabine s'approche de sa destination, sa vitesse instantanée diminue progressivement : la cabine parcourt pendant des durées égales des distances de plus en plus petites : le mouvement est décéléré.
3. Décomposer un mouvement
Pour déterminer la nature du mouvement, on peut réaliser une chronophotographie : cette technique consiste à obtenir sur la même photographie des images successives d'un mobile prises à intervalles de temps égaux. Elle est souvent utilisée dans le sport pour analyser les imperfections du mouvement d'un athlète.
Question 1
Les affirmations suivantes sont-elles vraies ou fausses ?
Un mouvement de translation est défini par une direction commune.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
Il existe trois types de mouvement : les accélérés, les uniformes et les ralentis.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
Une grande roue effectue un mouvement de translation circulaire par rapport à son axe.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
La chromatographie permet de décomposer un mouvement par des prises d'image successives d'un mobile à mêmes intervalles de temps.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
Question 2
Les affirmations suivantes sont-elles vraies ou fausses ?
Un mouvement est uniquement défini par une direction et une trajectoire.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
Un objet parcourant une distance constante à intervalles de temps égaux est animé d'un mouvement uniforme.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux
Le référentiel terrestre peut être utilisé pour décrire toutes les sortes de mouvement.
Cochez la bonne réponse.
vrai
faux