Mouvement non uniforme

Ce qu'il faut comprendre

Quand tu regardes une voiture démarrer au feu vert, tu vois qu'elle va de plus en plus vite. Quand elle freine, elle ralentit. Dans ces deux cas, le mouvement n'est pas régulier : on dit qu'il est non uniforme. Comprendre ce type de mouvement est essentiel pour analyser la plupart des situations de la vie courante, comme un sprint, un freinage ou une chute. Ici, tu vas apprendre à décrire un mouvement non uniforme en utilisant des outils simples : le système, le référentiel, la trajectoire, la vitesse et le vecteur vitesse.

Les notions essentielles

Système

Un système est l'objet dont on étudie le mouvement. Par exemple, une voiture, un coureur, une balle. On le choisit en fonction de ce qu'on veut observer.

Référentiel

Le référentiel est le solide par rapport auquel on repère le mouvement. C'est un point de vue. Par exemple, le sol (référentiel terrestre) ou un train en mouvement. Le mouvement d'un système peut être différent selon le référentiel choisi.

Trajectoire

La trajectoire est l'ensemble des positions successives occupées par le système au cours du mouvement. Elle peut être rectiligne (ligne droite), circulaire ou quelconque.

Vitesse

La vitesse indique comment la position du système change au cours du temps. Pour un mouvement non uniforme, la vitesse n'est pas constante : elle augmente (accélération) ou diminue (décélération). On distingue :

• Vitesse moyenne : distance totale parcourue divisée par la durée totale du parcours. ( v_{moy} = \frac{d}{\Delta t} )
• Vitesse instantanée : vitesse à un instant précis. On l'estime en mesurant la distance parcourue pendant un très court intervalle de temps autour de cet instant.

Vecteur vitesse

Le vecteur vitesse ( \vec{v} ) est un outil qui donne à la fois la valeur de la vitesse (sa norme) et la direction du mouvement (sens et direction). Il est toujours tangent à la trajectoire au point considéré. Pour un mouvement non uniforme, la longueur du vecteur change (plus long si la vitesse augmente, plus court si elle diminue).

Méthode

Pour décrire un mouvement non uniforme, suis ces étapes :

1. Choisir le système : précise quel objet tu étudies.
2. Choisir le référentiel : indique par rapport à quoi tu étudies le mouvement (souvent le sol).
3. Décrire la trajectoire : regarde la forme du chemin suivi (rectiligne, courbe...).
4. Mesurer ou estimer la vitesse :
   • Pour une vitesse moyenne, mesure la distance totale et la durée totale.
   • Pour une vitesse instantanée, prends deux positions très proches et divise la distance par le temps très court.
5. Tracer le vecteur vitesse : à chaque point, dessine une flèche tangente à la trajectoire, dans le sens du mouvement, avec une longueur proportionnelle à la valeur de la vitesse.

Exemple corrigé

Énoncé : Une voiture démarre et parcourt 100 m en 5 s. Sa vitesse augmente. On a relevé sa position toutes les 1 s :

• t=0 s : position 0 m
• t=1 s : 4 m
• t=2 s : 16 m
• t=3 s : 36 m
• t=4 s : 64 m
• t=5 s : 100 m

1. Calcule la vitesse moyenne sur l'ensemble du parcours.
2. Estime la vitesse instantanée à t=2,5 s.
3. Décris le mouvement (trajectoire, variation de vitesse).

Correction :

1. Vitesse moyenne : distance totale = 100 m, durée = 5 s, donc ( v_{moy} = 100 / 5 = 20 , m/s ).
2. Pour estimer la vitesse instantanée à t=2,5 s, on prend les positions juste avant et après : à t=2 s (16 m) et t=3 s (36 m). Distance parcourue entre ces instants : 36 - 16 = 20 m. Durée : 1 s. Donc vitesse instantanée ≈ 20 m/s.
3. La trajectoire est rectiligne (la voiture va tout droit). La vitesse augmente : elle passe de 0 à 20 m/s en 5 s. C'est un mouvement non uniforme accéléré.

Erreurs fréquentes

• Confondre vitesse moyenne et instantanée : la vitesse moyenne est une valeur globale, l'instantanée est locale. Ne les utilise pas de la même façon.
• Oublier le référentiel : un même mouvement peut être vu différemment selon le référentiel. Précise toujours le tien.
• Tracer un vecteur vitesse non tangent : le vecteur vitesse doit toujours être tangent à la trajectoire, pas perpendiculaire.
• Croire que mouvement non uniforme = toujours accéléré : non, il peut être ralenti (décéléré) aussi.

À retenir

• Un mouvement non uniforme a une vitesse qui varie (augmente ou diminue).
• Le vecteur vitesse change de longueur (et parfois de direction) au cours du temps.
• Pour décrire un mouvement, il faut préciser : système, référentiel, trajectoire, vitesse.
• La vitesse moyenne se calcule avec ( v = d / \Delta t ), la vitesse instantanée s'estime sur un petit intervalle.

Pour s'entraîner

Pour vérifier que tu as bien compris, rends-toi sur AlloSeconde et fais les exercices interactifs sur le mouvement non uniforme. Tu trouveras aussi des quiz et des fiches de révision pour t'aider à maîtriser ces notions.