Chapitre 2: Mouvement d'un solide indéformable

Dans ce second chapitre, nous allons passer du tout au tout: de l'immensément grand (planètes pour être précis ) au objets de la vie de tous les jours...J'espère que vous prendrez autant de plaisir à lire ce cours que j'en ai eu à le rédiger; sur ce, bonne lecture!

	Auteur: Magicjojo
	Crée le: Le 28/05/07 à 19H53

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I-Mouvement et vitesse

1) Décrire le mouvement d'un corps

La description d'un mouvement dépend du référentiel dans le quel on se place. Petite révision: un référentiel, c'est l'endroit à partir duquel on va étudier un mouvement; il permet d'ignorer certains mouvements: par exemple, si l'on se place dans le référentiel terrestre, on choisit par commodité d'ignorer le mouvement de la Terre sur elle-même et autour du Soleil

Mais ça ne serait pas plus pratique d'avoir UN centre d'étude pour toutes les expériences?

Très franchement, non, et vous allez voir pourquoi avec ce petit exemple: Imaginos que vous vouliez calculer la trajectoire d'une voiture le long d'une route rectiligne. Tout droit, me direz vous, non? Si?SI? Eh bien vous ne devriez pas. si l'on prenait en compte tous les mouvements, la voiture suit le mouvement de rotation de la Terre sur elle-même, et il faudrait également inclure le mouvement de la Terre autour du Soleil, ...Comme vous le voyez, cela devient vite un joyeux bazar au coeur duquel les profs, les physiciens et les élèves ne sortiraient jamais .

Pour s'aider en Physique, on décide de distinguer 3 référentiels. Il faut les connaitre, c'est le fait de connaître l'action de chacun sur une expérience qui permet de nous faciliter la vie et d'éviter le joyeux bazar décrit plus haut. Les voici donc:

• Référentiel Héliocentrique: Comme son nom l'indique, il prend comme base le Soleil. Il est donc très pratique pour étudier les mouvements des planètes, étoiles et galaxies car c'est celui qui reste le plus "réaliste".
• Référentiel Terrestre:Le plus usité des 3. Il sert pour toutes les expériences de mécanique basique, telles le lancer d'un objet, la trajectoire d'une voiture ou d'un ballon, etc.
• Référentiel Géocentrique:Le moins utilisé des trois. On peut éventuellement l'utiliser pour les mouvements sur la planète Terre elle-même, ou encore pour étudier les mouvements de la Lune. Mais franchement, dans ce genre de cas, le référentiel Héliocentrique fait souvent tout aussi bien l'affaire ...

Maintenant que ce rappel est fini, place...au cours!

C'est vite fait...Juste une définition...Decrire le mouvement d'un corps, cela consiste à décrire, dans le référentiel donné (car on ne vous laisse pas toujours le choix...), le mouvement de chacun des points de ce corps. Concrètement, cela veut dire qu'il ne suffit pas de dire qu'un point de l'objet va en droite ligne pour pouvoir généraliser sur l'objet tout entier. Voici un petit schéma explicatif:

Schéma de mouvements

2) Mouvement d'un point d'un corps

a) Notion de vitesse moyenne

La vitesse moyenne se note v_m=d/t (Ah! 2°, quand tu nous tiens...). Voici les unités qui vont avec:

• d (la distance) s'exprime en mètres
• t (le temps), en secondes, comme toujours en Physique
• Et v, la vitesse, en m.s^-1!

On dit que cette mesure est une grandeur scalaire, en opposition avec les grandeurs vectorielles, telles les forces par exemple. C'est donc une grandeur scalaire qui caractérise la rapidité d'un mouvement sur un trajet, mais qui ne rend pas compte de ce qui se passe à chaque instant.

b) De la vitesse moyenne à la vitesse instantanée

Pour passer de l'un à l'autre, c'est relativement simple. On peut calculer la vitesse moyenne sur 100 kms: si le voyageur a mis une heure pour les parcourir, on dira qu'il a roulé à 100 km/h, ce qui est FAUX: le voyageur n'est pas resté à 100 km/h pile durant tout le voyage...

Supposons à présent que l'on calcule la vitesse moyenne dans un laps de temps très court, mettons 1 seconde. On peut alors parler de vitesse instantanée, car elle traduit de façon réaliste ce qui se passe. Voici à présent la formule "adaptée" permettant de calculer la vitesse instantanée :

v_i=(distance entre M₁ et M₂)/(Temps au point 2-Temps au point 1)

En rusant quelque peu, on peut dire que la valeur v de la vitesse d'un corps à une date t est la valeur de la vitesse moyenne entre deux dates très poches de t. Et voilà la vitesse instantanée !

c) Vecteur vitesse

A chaque instant, le mouvement d'un point M a une direction. Dans chaque cas, la notion de vecteur vitesse n'est pas la même:

• Si le mouvement est rectiligne, la trajectoire du point M est une droite (simple non?)
• Si le mouvement est curviligne, ça se complique un peu (mais pas trop rassurez vous : Quand le mouvement est curviligne, on va dire que la trajectoire de M sur un espace trèèès petit peut se confondre avec une ligne droite. La direction du mouvement est donc la tangente à la courbe au niveau du point M.

Euuuh c'est un peu confus ton explication...

Par tous les pépins de la pomme de Newton je me doute bien! Voici donc un petit schéma qui sera sûrement plus parlant:

Ici, on trace la tangente à la droite, partant du point M