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Cours : Physique > Chapitre 1
Leçon 2: Déplacement, vitesse et temps- Introduction aux vecteurs et aux scalaires
- Introduction à la notion de référentiel
- Qu'est-ce que le déplacement ?
- Calcul de la vitesse moyenne
- Exemple de calcul de temps
- Exemple de calcul de déplacement
- Vitesse moyenne et vitesse instantanée
- Qu'est-ce que la vitesse ?
- Représentation graphique de la position en fonction du temps x(t)
- Pour tout savoir sur la courbe représentative de x(t)
- Vitesse moyenne et vitesse algébrique moyenne
- Vitesse instantanée et vitesse algébrique instantanée
Qu'est-ce que le déplacement ?
L'analyse du mouvement peut être assez compliquée. Pour bien poser les choses, on précise le vocabulaire utilisé.
Qu'est-ce que la position ?
En physique, il est important de décrire précisément le mouvement des objets. C'est généralement le sujet des premiers chapitres des livres de physique dans la mesure où c'est une brique de base de cette science.
Pour décrire le mouvement d'un objet, il faut d'abord décrire sa position, c'est-à-dire l'endroit où il se trouve à un instant donné. Plus précisément, il nous faut spécifier sa position par rapport à un référentiel (un repère de référence) bien choisi. Pour ce faire on utilise souvent le référentiel terrestre, et plus particulièrement des objets immobiles dans ce référentiel. Par exemple, la position d'une enseignante peut être décrite par rapport au tableau à côté duquel elle se trouve (figure 1). Dans certains cas, on utilise des référentiels mobiles par rapport à la Terre. Par exemple, on utilise le référentiel de l'avion (en mouvement par rapport à la Terre) pour décrire la position d'une personne qui se déplace à l'intérieur (figure 2).
En général, la variable
Qu'est-ce que le déplacement ?
Si un objet bouge dans un référentiel (par exemple, l'enseignante qui se déplace vers la droite par rapport au tableau, ou encore, le passager qui se déplace vers l'arrière de l'avion), cela signifie que sa position varie. Ce changement de position s'appelle le déplacement.
Le déplacement est défini comme la variation de la position d'un objet. Il est défini mathématiquement de la manière suivante :
Le déplacement est un vecteur : il a donc une direction et une norme. On le représente par une flèche qui pointe de la position initiale vers la position finale. Sur la figure 1, on considère par exemple l'enseignante qui se déplace par rapport au tableau.
Figure 1 : Une enseignante se déplace devant le tableau pendant son cours. Son déplacement de
La position initiale de l'enseignante est
On considère maintenant le passager qui marche dans le référentiel de l'avion sur la figure 2.
Figure 2 : Un passager se déplace de son siège vers l'arrière de l'avion. Le déplacement de
La position initiale du passager de l'avion est
Dans les mouvements à une dimension, le sens du déplacement peut être spécifié avec un signe plus ou un signe moins. Lorsqu'on se lance dans un problème, il faut définir quel est le sens positif (vers la droite ou vers le haut en général, bien qu'on soit libre de choisir n'importe quelle direction comme étant positive).
Différence entre distance et distance parcourue
Il est important de faire attention lorsqu'on parle de distance, car ce mot a deux sens différents en physique : la distance entre deux points, et la distance parcourue par un objet.
La distance est l'amplitude d'un déplacement direct entre deux positions.
La distance parcourue est la longueur totale du chemin parcouru entre deux positions. Ce n'est pas un vecteur, elle n'a pas de direction et pas non plus de signe négatif. Par exemple, la distance parcourue par l'enseignante est de
Il est important de comprendre que la distance parcourue par un objet entre deux positions n'est pas forcément égale à la distance entre ces deux positions (amplitude du déplacement). Par exemple, si un objet change de direction lors de son mouvement, la distance totale parcourue sera plus grande que la distance directe entre les deux positions. Voir les exemples ci-dessous.
Quelles sont les confusions liées à la notion de déplacement ?
On oublie souvent que la distance parcourue peut être plus grande que la distance entre deux positions. Cette dernière correspond à l'amplitude du déplacement, sans considérer la direction (juste un nombre avec son unité). Par exemple, l'enseignante pourrait faire des va-et-vient devant le tableau, peut-être 150 mètres au total, pour finalement s’arrêter seulement 2 mètres à droite de son point de départ. Dans ce cas là, son déplacement serait
Attention, on oublie souvent d'inclure si besoin un signe négatif lorsqu'on calcule un déplacement. Cela peut se produire lorsqu'on soustrait accidentellement la position finale à la position initiale au lieu de soustraire la position initiale à la position finale.
Exemples de calculs de déplacements
Exemple 1 : Déplacement de quatre objets en mouvement
Le schéma ci-dessous donne les mouvements de quatre objets. Les valeurs de l'axe horizontal sont exprimées en mètres. (Crédit image : modifiée à partir d'Openstax College Physics)
Quel est le déplacement de chaque objet ?
La position initiale de l'objet A était
La position initiale de l'objet B était
La position initiale de l'objet C était
La position initiale de l'objet D était
Exemple 2 : Distance parcourue par quatre objets en mouvement
Le schéma ci-dessous donne les mouvements de quatre objets. Les valeurs de l'axe horizontal sont exprimées en mètres. (Crédit image : modifiée à partir d'Openstax College Physics)
Quelle est la distance totale parcourue par chaque objet ?
L'objet A parcourt une distance totale de
L'objet B parcourt une distance totale de
L'objet C parcourt une distance totale de
L'objet D parcourt une distance totale de
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Bonjour
dans l'exemple 1 :
il ya des erreurs quant aux dénominations des Lettres servant d'exemples ( B et D )
:)(8 votes)- non il n'y a pas d'erreur c'est dans le sens de déplacement(0 vote)
Dans l'exercice 1, le B est repris trois fois, une fois pour designer le deplacement de B ce qui est correcte, la deuxieme fois pour designer le deplacement de C et la troisieme fois pour designer le deplacement de D.
Donc c'est; ABBB au lieu de ABCD(5 votes)
Bonjour, c'est bizarre mais pour l'exemple 2, sur l'objet D moi je trouve ce résultat :
ΔxD=5 m−9 m -2m =−6 m(3 votes)
J'ai entendu dire que les distances n'étaient jamais négatives, alors que les déplacements pouvaient l’être.(3 votes)- c pas la distance parcourue du coup(1 vote)
- La distance est donc t-elle différente de la distance parcourue?(1 vote)
- la distance est la même seule le déplacement est contraire(3 votes)
- comment faire pour trouver le nombre de distance??(1 vote)
- pourquoi on utilise la lettre delta pour exprimer le déplacement?(1 vote)
- Pour mieux éclaircir vos propos Pascal, il est aussi à noter que au sens plus général, la lettre delta est utilisée pour une matérialisation de la différence entre deux quantités. Il correspond également à une même notion de variations entre deux points ou plus particulièrement à la notion de différentielle.(3 votes)