Mouvement, point de vue et vitesse constante

Dans un train en marche, ton sac posé sur le siège ne change pas de place par rapport au siège. Pourtant, un observateur resté sur le quai le voit passer. Les deux descriptions sont compatibles : elles ne prennent pas le même objet de référence.

Pour décrire un mouvement, nomme l’objet étudié, ce par rapport à quoi on l’observe, la forme de sa trajectoire et l’évolution de sa vitesse. Une trajectoire rectiligne suit une droite ; une trajectoire circulaire suit un cercle. Un trajet droit peut être parcouru à vitesse constante ou variable.

Une chronophotographie rassemble plusieurs positions successives d’un mobile. Pour comparer directement leurs espacements, il faut connaître les durées entre les prises de vue : elles doivent être égales. À ces conditions, des distances égales indiquent une vitesse constante à l’échelle des observations ; des distances croissantes indiquent une augmentation et des distances décroissantes une diminution.

On appelle uniforme un mouvement dont la valeur de la vitesse reste constante. Pour ce mouvement, on calcule la vitesse en divisant la distance parcourue par la durée. En sixième, ce calcul est travaillé dans cette situation précise. Une seule distance totale et une seule durée ne suffisent pas à affirmer que le mouvement réel a été uniforme tout le long.

La Terre tourne aussi : sa rotation sur elle-même explique principalement l’alternance jour/nuit. Sa révolution autour du Soleil dure environ une année, soit environ 365 jours. Ces deux mouvements se déroulent en même temps ; leur étude détaillée sera reprise dans le cours consacré au Soleil et à la Terre.

Un mobile avance à vitesse constante par rapport au sol et parcourt 600 cm en 3 s. La question demande des m/s. Commence par convertir la distance : 600 cm = 6 m. Puis divise : 6 ÷ 3 = 2 m/s. Cela signifie que le mobile parcourt deux mètres pendant chaque seconde.

Autre cas fictif : un marcheur avance sur une allée et parcourt 36 m en 2 min, à vitesse constante par rapport au sol. Deux minutes valent 120 secondes. Sa vitesse vaut 36 ÷ 120 = 0,3 m/s. Calculer 36 ÷ 2 donnerait 18 m/min, une valeur exprimée dans une autre unité. L’unité demandée fait donc partie du raisonnement.

Chaque ligne de la figure montre les positions d’un mobile à 0 s, 1 s, 2 s et 3 s par rapport au sol. Toutes les lignes utilisent la même échelle : deux mètres entre les graduations indiquées. Les lignes comparent des expériences fictives distinctes.

A passe par 0, 2, 4 et 6 m : chaque seconde correspond à deux mètres. B passe par 0, 1, 3 et 6 m : les distances successives valent 1, 2 puis 3 m. C passe par 0, 3, 5 et 6 m : elles valent 3, 2 puis 1 m. A est compatible avec une vitesse constante ; B accélère et C ralentit à l’échelle des observations. Les trois trajectoires sont pourtant rectilignes.