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Les mouvements

Thème 2 - Chapitre 1

Compétences et attendus   prof

Attendus

  • Caractériser le mouvement d’un objet.
  • Utiliser la relation liant vitesse, distance et durée dans le cas d’un mouvement uniforme.
  • » Vitesse : direction, sens et valeur.
  • » Mouvements rectilignes et circulaires.
  • » Relativité du mouvement dans des cas simples.

Compétences

DONE Quelle est la vitesse de la Terre dans le système solaire ?

ID Compétence travaillée TB MS MF MI
D1.3 Utiliser la bonne unité        
D4 Extraire les informations        
D4 Pratiquer le calcul numérique        
D4 Suivre un raisonnement logique        

Comme vu dans le chapitre précédent, la Terre tourne autour de son étoile. Mais quelle est sa vitesse ?

Documents

Types de mouvements :

Données numériques :

  • Distance Terre Soleil : 150 000 000 km
  • Durée mise par la Terre pour faire un tour autour du Soleil : 365,25 jours

Aides   aides pres

Type de mouvement
Quel est le type de mouvement de la Terre autour du Soleil ?
Période de rotation
Combien d’heures met la Terre pour faire un tour autour du Soleil ?
Distance
Quelle est la distance parcourue par la Terre sur cette durée ?
Calcul de la vitesse
La vitesse se calcule en divisant la distance parcourue par la durée de parcours.

DONE Relation entre distance, durée et vitesse

Définitions

Une représente la longueur séparant deux points. Son unité est le (ou sous unité) et elle se mesure avec une .

Une représente le temps écoulé entre deux instants. Son unité est la (ou sous unité) et elle se mesure avec un .

Le résultat d'une mesure dépend de l'instrument de mesure utilisé ainsi que de celui qui a mesuré.

Exemple
la mesure d'une distance avec un télémètre laser ou un mètre ruban peut donner deux résultats proches mais différents
Exemple
la mesure d'une durée avec deux chronomètres identique mais deux personnes différentes donne deux résultats proches mais différents.

Une correspond à la parcourue pour une unité de . Elle ne se mesure pas directement mais se calcule en divisant la distance parcourue par la durée de parcours

vitesse = distance ÷ durée

Son unité est composée de celle de la et de la .

Une balle parcours une distance de 1,50 m sur une durée de 0,57 s. Sa vitesse est donc

vitesse = distance ÷ durée = 1,50 m ÷ 0,57 s =

Exercices   exercice

Mettre la bonne unité   D1_3_3

ID Compétence évaluée TB MS MF MI
D1.3/3 Utiliser la bonne unité        

Parmi les unités suivante, choisir la plus adapté : kilomètre (km), centimètre (cm), seconde (s), année (an), jour (j).

  1. La largeur d'une feuille au format A4 se mesure en .
  2. La distance séparant deux villes se mesure en .
  3. La durée d'une course de 100 m se mesure en .
  4. La durée restante avant le mois prochain se mesure en .
  5. La durée mise par une sonde pour rejoindre Neptune se mesure en .

Calculer une vitesse   D4_1_5

ID Compétence évaluée TB MS MF MI
D4/1.5 Pratiquer le calcul        
D4/1.6 Communiquer sur ses démarches        

Pour chaque question, répondre en faisant une phrase et en marquant le calcul effectué.

  1. Sur une course de 1000 m, un élève bat son record avec un durée de 5 min, calculer sa vitesse.

    Pour calculer la vitesse de cet élève, il faut connaître la distance parcourue (1000 m) et la durée de parcours (5 min)

    v = 1000 m ÷ 5 min = 200 m/min

  2. Pour venir au collège, un élève parcours en vélo une distance de 6 km pendant une durée de 16 min, calculer sa vitesse.

    Pour calculer la vitesse de cet élève, il faut connaître la distance parcourue (6 km) et la durée de parcours (16 min)

    v = 6 km ÷ 16 min = 0,375 km/min

  3. Une voiture part de Chagny pour aller à Lyon. Elle parcourt 150 km en 1h 30min. Calcule sa vitesse moyenne en km/h.

    Pour calculer la vitesse de cet élève, il faut connaître la distance parcourue (150 km) et la durée de parcours (1h30min). Il faut convertir la durée en heures, soit 1h30min = (1 + 30 : 60)h = 1,5 h

    \[v = 150 \mathrm{km} : 1,5 \mathrm{h} = 100 \mathrm{km/h}\]

STARTED Caractériser un mouvement

Compétences et attendus   prof

Attendus

  • Caractériser le mouvement d'un objet

Quelques mouvements particuliers

Sur la route, la plupart du temps, le mouvement d'une voiture est complexe. Sa chronophotographie permet cependant d'en saisir quelques aspects.

Quelles informations une chronophotographie apporte-t-elle ?

ID Compétence travaillée TB MS MF MI
D1.1/4.4 Savoir réinvestir le vocabulaire spécialisé à bon escient        
D1.1/4.1 Réponses écrites développées et argumentées à des questions        
  d'analyse d'un texte et/ou d'une image        
D1.3/4.2 Faire un schéma à partir d'un texte        

Documents

chronophoto_ballon_nb.jpg
Figure 1 : Exemple de chronohotographie.

Une chronophotographie matérialise les lieux occupés par un mobile pendant son mouvement, ce qui permet de connaitre la trajectoire suivie (voir 1).

La distance entre deux positions consécutives dépend de la vitesse du mobile dans l'intervalle.

Vocabulaire sur le mouvement :

accéléré
caractérise un mouvement dont la vitesse au cours du temps
circulaire
caractérise un mouvement en forme de ou arc de cercle
mobile
objet dont on étudie le
quelconque
caractérise le mouvement d'un mobile en général
ralenti
caractérise un mouvement dont la vitesse au cours du temps
rectiligne
caractérise un mouvement en
trajectoire
ensemble des points occupés par le mobile lors du mouvement étudié
uniforme
caractérise un mouvement dont la vitesse est

Questions de vocabulaire

Utilise le bon vocabulaire pour décrire les situations suivantes.

  1. Que représente les traces du passage d'un skieur dans la neige ?

    Les traces de passage représentent la trajectoire du skieur.

  2. Quel est le type de trajectoire suivie par la nacelle d'une grande roue en fonctionnement ?

    La trajectoire de la nacelle est circulaire uniforme.

  3. Quel est le type de trajectoire suivi par un passager assis dans un train lors de la sortie d'une gare en ligne droite ?

    La trajectoire du passager est rectiligne accélérée.

Voiture sur le départ

Soit la chronohotographie suivante d'une voiture démarrant.

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  1. Le mouvement de la voiture est-il rectiligne, circulaire ou quelconque ?

    Le mouvement de la voiture est rectiligne car il est en ligne droite.

  2. De quelle manière l'espacement entre les différentes positions de la voiture évolue-t-il ?

    L'espacement entre les différentes positions de la voiture augmente.

  3. À l'aide de ta réponse à la question précédente, détermine la manière dont la vitesse de la voiture évolue.

    La vitesse de la voiture augmente.

  4. Indique si le mouvement de la voiture est uniforme, accéléré ou ralenti.

    Le mouvement de la voiture est accéléré.

  5. En te servant de toutes tes réponses précédentes, décris le mouvement de la voiture.

    Le mouvement de la voiture est un mouvement rectiligne et accéléré, car la voiture va en ligne droite et sa vitesse augmente au cours du temps.

Demi-tour sur le rond point

Soit la figure 2 représentant une chronophotographie d'une voiture aux abords d'un rond point.

./demi-tour.pdf

  1. Place sur la figure les points B, C, D et E tels que :
    1. La trajectoire entre A et B et rectiligne et uniforme
    2. La trajectoire entre B et C et rectiligne et ralentie
    3. La trajectoire entre C et D et circulaire et uniforme
    4. La trajectoire entre D et E et rectiligne et accélérée

Aides   aides

Distance
  • si elle reste identique entre deux points, la vitesse est constante
  • si elle augmente entre deux points, la vitesse augmente
  • si elle diminue entre deux points, la vitesse diminue
Type de mouvement
Pour vérifier si un mouvement est rectiligne à partir d'une chronophotographie, il suffit de vérifier si les points sont alignés en utilisant une règle

Synthèse

Propose une conclusion expliquant ce qu'est la trajectoire d'un mobile et précise les types de trajectoires possibles en utilisant les termes suivant : positions successives, cercle ou portion de cercle, droite. Représente par une chronophotographie les différentes trajectoires possibles.

La trajectoire d'un mobile représente l'ensemble des positions successives suivie par le mobile. La trajectoire peut être :

TODO Relativité du mouvement

Compétences et attendus   prof

Ressource Bordas (collection espace) p 184

Attendus

  • Relativité du mouvement dans des cas simples

TODO Ce qu'il reste à faire

Situation déclenchante

La relativité du mouvement

L'AGE DE GLACE 3 - Extrait : Scratina (20th Century Studios FR, 2009) : https://youtu.be/j7w1jlXXjKs?feature=shared&t=106

pointage
suivi de la position d'un mobile par rapport à un point de référence
  1. Quelle question peux tu te poser en regardant cet extrait ?

    Est-ce que Scratina continue de tomber où est-ce qu'elle remonte ?

  2. Formule une hypothèse sur le mouvement de Scratina.

    Je pense que Scratina .

  3. Afin d'étudier le mouvement, une chronophotographie du mouvement a été effectuée par un observateur extérieur.

    ./chronophoto_chuteLibre.pdf

    1. Décris le mouvement de Scrat puis celui de Scratina ainsi que le sens du mouvement.

      Le mouvement de Scrat est rectiligne et uniforme, celui de Scratina est rectiligne et ralenti, vers le bas.

    2. À l'aide du graphique donné sur papier calque, fais le pointage en prenant comme référence Scrat, reporte la position de Scratina sur le graphique, puis colle le graphique sur le cadre suivant.
    3. Décris le mouvement de Scratina sur le pointage que tu viens d'effectuer.

      Le mouvement de Scratina semble rectiligne et accéléré vers le haut.

  4. En prenant Scrat comme référence, que semble faire Scratina ?

    En prenant Scrat comme référence, Scratina semble remonter.

  5. Conclus l'activité en donnant une explication sur la relativité du mouvement, en utilisant les mots (conjuguer les verbes si nécessaire) : dépendre, point de référence, trajectoire observée, mouvement

    La relativité du mouvement explique qu'une trajectoire observée dépend du point de référence pour étudier le mouvement.

Carte mentale du chapitre

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Exercices pour s'entraîner

Vocabulaire

ID Compétence évaluée TB MS MF MI
D1.1/4.4 Savoir réinvestir le vocabulaire spécialisé à bon escient        

Avec tes propres mots, défini les termes suivants :

  1. Mouvement uniforme.
  2. Mouvement rectiligne.
  3. Trajectoire.
  4. Vitesse.

Relativité du mouvement

ID Compétence évaluée TB MS MF MI
D4/1.6 Communiquer sur ses choix en argumentant        

Un véhicule passe devant un auto-stoppeur. Le passager du véhicule est-il en mouvement par rapport à l'auto-stoppeur ? Justifie ta réponse.

Kilomètre lancé

ID Compétence évaluée TB MS MF MI
D4/1.5 Pratiquer le calcul        
D4/1.6 Communiquer sur ses démarches        
D1.3/3.2 Utiliser dans les calculs des unités cohérentes        

Le ski de vitesse, ou « kilomètre lancé », est le sport non motorisé où les pointes de vitesse sont les plus hautes après le parachutisme. Il se pratique sur des pentes très raides se trouvant en altitude pour réduire la résistance à l'air. L'une des plus rapides est celle de Vars (Hautes-Alpes). La skieuse italienne Valentina Greggio y a battu le record du monde de la spécialité en 2016 en parcourant les 100 mètres chronométrés en seulement 1,45 seconde !

  • La vitesse maximale autorisée sur le réseau routier français est de 130 km/h. Si une telle limite existait aussi sur les pistes de ski, Valentina Greggio se ferait-elle flasher ?

Aides   aides pres

Comparaison
Pour comparer les vitesses, il faut qu'elles s'expriment dans la même unité.
Calcul de vitesse
Afin de calculer une vitesse (\(v\)), il faut diviser la distance (\(d\)) par la durée de parcours (\(t\)), soit \[v = d \div t\]

Les mouvements, créé par E. Machefer, est sous licence CC BY-NC-SA 4.0