Mouvement et repos

1- Introduction: La mécanique est le domaine de la physique qui s’intéresse à l’étude du mouvement et le repos. 2- Relativité du mouvement:

Pour décrire l’état d’un corps (c-à-d s’il est en mouvement ou au repos), on doit se référer à un autre corps de référence appelé un référentiel.
Un corps est en mouvement par rapport à un référentiel si la distance entre les deux corps varie (c-à-d au moins l’une des coordonnées du corps varie dans le temps. On associe un repère à un référentiel pour faciliter l’étude d’un mouvement. Un repère et un système d’axes.)

Exemple:

Le corps A est en mouvement par rapport au corps C ;
Le corps C est en mouvement par rapport au corps A ;
Le corps A est au repos par rapport au corps B ;

A noter que le corps A peut-être en mouvement et peut être au repos, tout dépend du référentiel : la notion du mouvement (du repos) est relative.

*Remarque: La trajectoire d’un point d’un corps mobile (en mouvement par rapport à un référentiel), est l’ensemble des positions successives occupées par ce point au cours du temps.
Exemple: La tête du stylo dessine sa trajectoire

3- Types de mouvements: a- Mouvement de translation: Un solide (corps indéformable) est en mouvement de translation si tout segment du solide garde sa direction (reste parallèle à lui-même) durant le mouvement :(pas d’inclinaison). Selon la trajectoire des points du corps, on distingue:
i- Mouvement de translation rectiligne:

Le segment garde sa direction durant le mouvement : Translation, et puisque la trajectoire des points M est rectiligne, le mouvement est alors un mouvement de translation rectiligne.

Exemple: La cabine d’un ascenseur…
ii- Mouvement de translation circulaire/curviligne:


Les cabines de la grande roue ont un mouvement de translation circulaire. A noter que le mouvement de la grande roue n’est pas une translation.	Le plateau a un mouvement de translation, en plus la trajectoire de chaque point M du plateau est curviligne : c’est un mouvement de translation curviligne.

b- Mouvement de rotation: Un solide est en mouvement de rotation autour d’un axe, si la trajectoire de chacun de ses points M est un cercle (ou arc) centré sur l’axe de rotation.

*Remarque: le point situé sur l’axe de rotation est immobile (au repos) par rapport à cet axe.
Exemple: La roue d’une bicyclette…
*Remarque:

Le mouvement général d’un solide se compose de translations et rotations, dans l’espace (selon les trois axes d’un repère), un solide, peut avoir au maximum 6 mouvements possibles : Trois translations et trois rotations. C’est possibilité de mouvement sont appelés degré de liberté (6degrés de libertés). Ces possibilités sont réduites par les liaisons(interactions) du solide avec d’autres.
Transformation du type mouvement (Translation --- Rotation) et de sa vitesse, de son sens…est possible.

4- La vitesse: a- Définition: La vitesse moyenne V d’un mobile pendant un intervalle de temps Δt est le quotient de la distance parcourue d par Δt . On écrit :V(m/s)=d(m)/Δt(s)

Formule obtenue à partir de la représentation graphique des résultats expérimentaux (l’exercice à la fin du chapitre)

b- Nature du mouvement:

Pour analyser le mouvement d’un mobile on procède à la chronophotographie : c’est une technique photographique qui consiste à prendre une succession de photographies à intervalles de temps réguliers, permettant de décomposer les phases d’un mouvement.

Selon l’évolution temporelle de la vitesse d’un mobile, on distingue trois natures de mouvement:

i- Mouvement accéléré: la vitesse du mobile augmente en fonction du temps;

ii- Mouvement uniforme: la vitesse du mobile reste constante au cours du temps;

iii- Mouvement retardé: la vitesse du mobile diminue en fonction du temps;

c- Sécurité routière (distance d’arrêt):

La distance d’arrêt D_A est la distance parcoure par le véhicule entre l’instant où le conducteur voit le danger et l’instant où le véhicule s’arrête. Cette distance peut être décomposée en deux distances:

Distance de réaction D_R: est la distance parcourue par le véhicule entre l’instant où le conducteur voit le danger et l’instant où il appuie sur le frein: D_R=Vxt_R Avec V la vitesse du véhicule et t_R le temps de réaction, t_R vaut en moyenne un second et il dépend de l’état d’éveil du conducteur.
Distance de freinage D_F: est la distance parcourue par le véhicule entre l’instant où le conducteur appuie sur le frein et l’instant où le véhicule s’arrête:D_F=0.05x(V²/k) , avec k le coefficient de frottement entre la route et les pneumatiques, k dépend de l’état de la route et l’état des pneus...