Le mouvement
Position, vitesse, vecteur vitesse et accélération, puis chute et trajectoire des objets. Dans le laboratoire de mouvement, tu lances une balle sur Terre, sur la Lune ou sur Mars, et la durée du vol, la hauteur et la portée se calculent sous tes yeux.
À propos de ce cours
Vers 1603, Galilée voulait étudier la chute, mais une balle lâchée se déplace trop vite pour les horloges de son époque. Sa réponse, publiée dans les Discours concernant deux sciences nouvelles en 1638, fut de ralentir la gravité. Il fit rouler une bille de bronze dans une longue rainure de bois lisse, faiblement inclinée. Selon son propre récit, il laissait de l'eau couler d'un grand récipient dans une tasse pendant chaque descente, puis pesait l'eau. Durant des intervalles de temps égaux, la bille parcourait des distances dans le rapport 1 : 3 : 5 : 7 : la distance totale augmentait donc comme 1, 4, 9, 16, les carrés du temps. C'est d = ½ a t², trouvé avec une planche et une tasse d'eau.
Les sept unités commencent par la position, la distance et le déplacement : un tour d'une piste de 400 m donne 400 m de distance et un déplacement nul. Viennent ensuite la vitesse et la vitesse vectorielle, puis l'accélération. Lire les graphiques du mouvement associe une pente plus forte à une plus grande vitesse. La chute libre reprend l'instant d'Apollo 15, le 2 août 1971, où le commandant David Scott lâcha un marteau d'aluminium de 1.32 kg et une plume de 0.03 kg depuis environ 1.6 m : ils touchèrent la poussière ensemble. Vient ensuite le mouvement des projectiles : une balle lancée à 20 m/s et 45° reste en l'air 2.9 secondes et retombe à environ 41 m. La dernière unité ajoute la résistance de l'air ; une balle qui atteindrait 92 m dans le vide retombe près de 60 m dans le modèle. Le laboratoire lance une balle sur Terre, sur la Lune ou sur Mars et calcule le temps, la hauteur et la portée ; une ligne grise montre le trajet sans air.
Avant de commencer
Le cours utilise des formules simples comme distance égale vitesse fois temps puis, plus loin, des carrés et des angles pour les projectiles. Être à l’aise avec Équations du premier degré et avec la lecture d’une droite dans Représenter des droites t’aidera, car l’unité sur les graphiques du mouvement traite la pente comme une vitesse.
À la fin du cours
Tu sauras distinguer distance et déplacement, vitesse scalaire et vitesse vectorielle, trouver l’accélération à partir d’une variation de vitesse et lire un graphique position-temps ou vitesse-temps, y compris l’aire sous la courbe. Tu calculeras aussi la distance parcourue en 2 secondes par une pierre lâchée, la portée d’une balle lancée à 45° et expliqueras pourquoi le marteau et la plume sont arrivés ensemble sur la Lune.
- 1Position, distance et déplacementFais un tour complet d'une piste de 400 m : tu auras parcouru une distance de 400 m, mais ton déplacement sera nul.
- 2Vitesse et vecteur vitesseUne voiture à 90 km/h parcourt 25 mètres par seconde, soit environ la longueur de deux bus.
- 3AccélérationUne voiture qui passe de 0 à 100 km/h en 10 secondes gagne environ 2.8 m/s de vitesse chaque seconde.
- 4Lire les graphiques du mouvementSur un graphique position-temps, une ligne horizontale indique l'immobilité et une pente plus forte une vitesse plus élevée.
- 5La chute libreEn 1971, un astronaute a lâché un marteau et une plume sur la Lune : ils ont touché le sol en même temps.
- 6Le mouvement des projectilesUne balle lancée à 20 m/s et à 45° reste en l'air pendant 2.9 secondes et atterrit à environ 41 m.
- 7Résistance de l'air et vitesse limiteLancée à 30 m/s et à 45°, une balle atterrirait à 92 m dans le vide ; avec la résistance de l'air, notre balle modélisée atterrit à environ 60 m.
Sources de ce cours (12)
- OpenStax College Physics 2e, chapters 2 (Kinematics)
- 3.4 (Projectile motion)
- 5.2 (Drag forces) (openstax.org/books/college-physics-2e)
- NIST CODATA standard acceleration of gravity g_n = 9.80665 m/s² exact (physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?gn)
- NASA Moon Fact Sheet (surface gravity 1.62 m/s², nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/moonfact.html)
- NASA Mars Fact Sheet (3.69 m/s² equator, 3.73 m/s² pole, surface air density about 0.016 kg/m³, nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/marsfact.html)
- NASA, The Apollo 15 Hammer-Feather Drop (science.nasa.gov/resource/the-apollo-15-hammer-feather-drop, quoting NASA SP-289)
- Galileo, Two New Sciences (1638)
- inclined-plane account via PBS LearningMedia/NOVA "Galileo's Inclined Plane"
- long-jump take-off angle about 21°: Linthorne, Guzman and Bridgett, Journal of Sports Sciences 23(7)
- 2005, and Linthorne, Biomechanics of the long jump
- OpenStax College Physics 2e 17.2 (sound 343 m/s at 20 °C).
Consulté le: 2026-10-17