Niveau : Moyen — Durée estimée : 40 min — 10 exercices avec corrections détaillées
Rappel des notions clés
Le mouvement d'un objet se décrit toujours par rapport à un référentiel (un objet de référence considéré comme fixe). Par exemple, un passager est immobile par rapport au train, mais en mouvement par rapport au sol.
La trajectoire est l'ensemble des positions successives occupées par l'objet. Elle peut être rectiligne (une droite), circulaire (un cercle) ou curviligne (une courbe quelconque).
La vitesse caractérise le déplacement au cours du temps. Si la vitesse est constante, le mouvement est uniforme. Si elle augmente, il est accéléré. Si elle diminue, il est ralenti (ou décéléré). La vitesse moyenne se calcule en divisant la distance par le temps.
Formule : v = d / t (vitesse = distance ÷ temps). Unités usuelles : m/s ou km/h.
Exercices — Niveau Facile
Exercice 1 : Un vélo parcourt 30 km en 2 heures. Calcule sa vitesse moyenne en km/h.
Correction :
On utilise la formule v = d / t. Données : d = 30 km et t = 2 h. Calcul : v = 30 / 2 = 15. La vitesse moyenne du vélo est de 15 km/h.
Exercice 2 : Quel est le référentiel le plus adapté pour décrire le mouvement d'une voiture qui roule sur l'autoroute ?
Correction :
Pour observer le déplacement d'un véhicule sur une route, on choisit généralement un objet fixe sur le sol. Le référentiel le plus adapté est le sol (référentiel terrestre).
Exercice 3 : Qualifie le mouvement dans les deux cas suivants : a) Une voiture roule à 50 km/h tout au long de son trajet en ligne droite. b) Un enfant fait un tour sur un manège à une vitesse constante.
Correction :
a) Mouvement rectiligne uniforme (droite + vitesse constante). b) Mouvement circulaire uniforme (cercle + vitesse constante).
Exercices — Niveau Moyen
Exercice 4 : Un guépard court à la vitesse de 108 km/h. Convertis cette vitesse en mètres par seconde (m/s).
Correction :
Méthode : Pour passer des km/h aux m/s, on divise par 3,6. Justification : 1 km = 1000 m et 1 h = 3600 s. (1000/3600 = 1/3,6). Calcul : 108 / 3,6 = 30. La vitesse du guépard est de 30 m/s.
Exercice 5 : Une balle tombe verticalement d'un immeuble. On remarque la distance parcourue chaque seconde est de plus en plus grande. Qualifie son mouvement.
Correction :
La trajectoire est une droite verticale (rectiligne). Comme la distance augmente pour une même durée, la vitesse augmente. C'est un mouvement rectiligne accéléré.
Exercice 6 : Une voiture roule à 90 km/h pendant 20 minutes. Quelle distance a-t-elle parcourue ?
Correction :
Attention aux unités ! Il faut convertir 20 minutes en heures. t = 20 / 60 = 1/3 h (ou 0,33 h). Formule : d = v × t. Calcul : d = 90 × (1/3) = 30. La voiture a parcouru 30 km.
Exercice 7 : Tu es assis dans un train qui démarre doucement. Par rapport au quai, tu es en mouvement. Par rapport à ton sac posé sur le siège d'en face, es-tu en mouvement ? Explique.
Correction :
Non, tu es immobile par rapport au sac. Justification : La distance entre toi et le sac ne change pas au cours du temps dans le référentiel du train. Cela montre que le mouvement dépend du référentiel choisi.
Exercices — Niveau Difficile
Exercice 8 : Un avion parcourt 1800 km à la vitesse de 600 km/h. Combien de temps dure le vol ? Exprime le résultat en heures puis en minutes.
Correction :
On utilise t = d / v. Calcul : t = 1800 / 600 = 3. Temps en heures : 3 h. Temps en minutes : 3 × 60 = 180 min. Le vol dure 3 heures (soit 180 minutes).
Exercice 9 : Sur une chronophotographie (succession de photos à intervalles de temps réguliers), on voit que les points représentant la position d'un coureur s'écartent de plus en plus. Que peux-tu dire de sa vitesse ?
Correction :
Puisque l'intervalle de temps entre chaque photo est le même, si la distance entre les points augmente, cela signifie que le coureur parcourt plus de chemin dans le même temps. Sa vitesse augmente : le mouvement est accéléré.
Exercice 10 : La Terre tourne autour du Soleil à environ 30 km/s. Pourquoi ne ressentons-nous pas cette vitesse immense ?
Correction :
Nous ne ressentons pas cette vitesse car nous sommes dans le même référentiel que la Terre. Par rapport à la Terre, nous sommes immobiles. Justification : Les sensations de mouvement viennent souvent des variations de vitesse (accélérations) ou des frottements avec l'air, ce qui n'est pas le cas ici à vitesse quasi-constante dans le vide. Tout est une question de référentiel !
Attention : N'oublie jamais de vérifier les unités avant de faire un calcul de vitesse. On ne mélange pas les km et les secondes sans conversion préalable !
Bilan et conseils
Ce qu'il faut retenir : Décrire un mouvement demande deux outils : le référentiel et la trajectoire. La vitesse permet ensuite de quantifier le déplacement. Utilise toujours le triangle d'aide (d en haut, v et t en bas) pour ne pas te tromper de formule !
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