Chapitre 3 : Le Mouvement

Dans ce chapitre, nous allons étudier le mouvement d’un mobile, la façon de le décrire, de mesurer sa vitesse et d’identifier les différents types de mouvements. Le mouvement d’un objet dépend toujours du référentiel choisi : on observe un déplacement par rapport à un autre corps considéré comme fixe.

1. Relativité du mouvement

Le mouvement est relatif : un même objet peut paraître immobile pour un observateur et en mouvement pour un autre. Pour étudier correctement un mouvement, on choisit un référentiel, un repère d’espace pour localiser le mobile et un repère de temps pour dater ses positions. La trajectoire est l’ensemble des positions successives du mobile : elle peut être rectiligne, circulaire ou curviligne.

2. La vitesse

- Vitesse moyenne

Elle se calcule en divisant la distance parcourue par la durée du trajet :
v = d / t.
C’est la vitesse globale sur tout le parcours.

- Vitesse instantanée

C’est la vitesse à un instant précis. À partir d’un enregistrement (points M₁, M₂, M₃…), on utilise :
vᵢ = Mᵢ₋₁Mᵢ₊₁ / (2τ).
Le vecteur vitesse est tangent à la trajectoire et orienté dans le sens du mouvement.

3. Mouvement rectiligne uniforme

Un mouvement est rectiligne uniforme lorsque la trajectoire est une ligne droite et que la vitesse est constante.
L’équation horaire du mouvement est :
x = v·t + x₀,
où x₀ est la position initiale du mobile au temps t = 0.

4. Mouvement circulaire uniforme

Un mobile est en mouvement circulaire uniforme lorsqu’il se déplace sur un cercle avec une vitesse constante en norme, même si la direction change.
On utilise deux grandeurs :

• la période T, durée d’un tour : T = 2πR / V,

• la fréquence f, nombre de tours par seconde : f = 1 / T.
  Le vecteur vitesse est toujours tangent au cercle.

5. Référentiels

Selon la situation, on peut étudier le mouvement depuis différents référentiels :

• - référentiel héliocentrique (centre du Soleil),

• - référentiel géocentrique (centre de la Terre),

• - référentiel terrestre (sol, bâtiment…).
  Le choix du référentiel influence la description du mouvement.

À retenir

- Le mouvement dépend du référentiel.
- La vitesse moyenne décrit un trajet global ; la vitesse instantanée décrit un instant précis.
- Un mouvement rectiligne uniforme a une vitesse constante.
- Un mouvement circulaire uniforme a une vitesse de norme constante mais une direction qui change.
- Les notions de période et de fréquence permettent d’analyser les mouvements circulaires.