Puissance préfixe symbole Nom connue








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date de publication28.03.2017
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Module 3

Sciences physiques: Le mouvement
Le langage du mouvement:

Les unités de mesures de chacun proviennent du Système International(SI).
Voici les préfixes du système international(SI) :
Puissance préfixe symbole Nom connue

109 Giga G Milliard

106 Méga M Million

103 Kilo k Mille

102 Hecto h Cent

101 Deca da Dix

10-1 Deci d Dixième

10-2 Centi c Centième

10-3 Milli m Millième

10-6 Micro μ Millionnième

10-9 Nano n Milliardième
Comment convertir les différentes unités de mesure:


La Notation Scientifique
Les exposants sont employés dans tous les domaines qui font appel aux mathématiques et spécialement dans le domaine scientifique. Ainsi, la physique nous apprend que le diamètre d'un atome est de 0,000 000 01 centimètre et que le nombre de molécules d'un gaz parfait par centimètre cube est 26 900 000 000 000 000 000.
Il va sans dire que ces nombres ne sont pas commodes à manipuler. Il est possible de les écrire de façon plus simple en employant les exposants : c'est ce que nous appelons la notation scientifique.
Le nombre 0,000 000 01 se lit "un cent millionièmes" et s'écrit à l'aide des exposants 1,0 x 10-8
De même le nombre 26 900 000 000 000 000 000 s'écrit 2.69 x 1019 .


Les définitions
Avant de débuter il faut savoir la différence entre un scalaire et un vecteur.
Une mesure scalaire ou un scalaire est une mesure à laquelle on ne peut pas associer une direction.

Ex: La masse: 20 kg Le temps: 35 min
Une mesure vectorielle ou un vecteur est une mesure à laquelle on peut associer une direction.

Ex: Le déplacement: 20 km est ou +20 km

    • La vélocité: 100 km/h sud ou –100 km/h

    • L’accélération: 9.8 m/s2 vers le bas ou –9.8 m/s2


Distance: mesure de la longueur totale d’un parcours suivant toutes les courbes du trajet.

      • d (distance)

      • di (distance initiale)

      • df (distance finale)

      • Δd (intervalle de distance ou changement de distance)

      • Calcul: Δd = df - di

      • L’unité de mesure : mètre (m)


Temps: le moment où un événement a lieu.

      • t (temps)

      • ti (temps initiale)

      • tf (temps finale)

      • Δt (intervalle de temps ou durée d’un événement)

      • Calcul: Δt = tf - ti

      • L’unité de mesure : seconde (s)


Position: le lieu où un objet est situé, du point de vue d’un observateur donné.

(C’est un vecteur)

        • d (distance)

        • di (distance initiale)

        • df (distance finale)

        • L’unité de mesure : mètre (m)


Déplacement: la mesure du changement qu’a subit la position d’un objet. C’est un vecteur.

Symbole: Δd

Calcul: Δd = df - dI
Vitesse: comment vite un objet se déplace.

Symbole: v

L’unité de mesure : mètres par seconde (m/s) ou kilomètre par heure (km/h).

        • vi (vitesse initiale)

        • vmo (vitesse moyenne)

        • vinst (vitesse instantanée)

        • Δv (changement de vitesse)

Calcul: Δv = vf - vI

Le mouvement rectiligne uniforme (MRU)

MRU - C’est le mouvement d’un mobile en ligne droite, de façon constante ou si vous préférez sans variation de vitesse.

Vitesse instantanée – vitesse d’un objet à un moment précis et un endroit précis.

Vitesse moyenne – la moyenne des vitesses instantanées.

Vitesse constante – vitesse qui ne subit aucune variation.
Formule :

Exercices :

1. Une voiture parcourt une distance de 575 kilomètres en 5 heures. Quelle est sa vitesse en km/h? Sa vitesse en m/s?

2. Gustave Lincroyable dit à tous ses amis qu’il est capable de courir une distance de 80 mètres en 5,4 secondes. Est-ce que vous pensez que Gustave dit possiblement la vérité ou non? Pourquoi?

3. Dans le but d’améliorer ses performances physiques, Phil parcourt tous les soirs de la semaine une distance de 5 km. Trouve la vitesse en km/h de Phil pour tous les temps mesurés suivants :
a) lundi : 0,75 heure

b) mardi : 38 minutes

c) mercredi : demi-heure

d) jeudi : 26 minutes

e) vendredi : 24 minutes

4. Un avion part de l’aéroport de Moncton pour voyager jusqu’à Halifax. Quelle était sa vitesse sachant que le vol a duré 45 minutes? (Indice : sers-toi de la carte ci-dessous.)


20 km

20 km


5. Un castor épeuré se met soudainement à courir dans une direction à une vitesse de 2 m/s pendant 15 secondes. Quelle distance a-t-il parcourue?

6. Lilianne tire une balle de baseball à une vitesse de 68 km/h. Sachant que la balle de baseball vole pendant 2,41 secondes, quelle distance a-t-elle parcourue?

7. Un escargot décide de voyager à travers une table. Trois jours plus tard, il est 1,44 mètres plus loin qu’au départ. Quelle est sa vitesse en cm/s?


8. Mme Cormier a voyagé beaucoup entre Shédiac et Moncton lors de ses années postsecondaires. Elle sait que la distance entre ces deux villes est 22 km et qu’elle conduisait toujours prudemment sur l’autoroute à une vitesse de 110 km/h. Comment de temps passait-elle sur l’autoroute?

Quelques définitions oubliés!

  • Cinématique: Étude du mouvement

  • Mobile: Objet en mouvement

  • Physique: Étude de la matière et de l’énergie


Comment faire un graphique de la distance en fonction du temps.

  • A l’aide d’une règle, trace un axe des x et un axe des y sur une feuille quadrillé.

  • Inscris “Distance” le long de l’axe des y et “temps” le long de l’axe des x. Indique les unités de mesures.

  • Détermine l’échelle a utiliser. L’axe des x pourrait probablement être différent de l’axe des y.

  • Place tes valeurs dans le graphique.

  • Relie les points.

  • N’oublie pas de donner un titre à ton graphique.


La position, le temps et le vecteur vitesse
Le vecteur vitesse et la pente :

Lorsque l’on trouve la pente d’une droite d’un graphique distance vs temps l’on trouve la valeur du vecteur vitesse.
La pente d’une droite se calcule comme suit :

Il y a trois types de graphiques de mouvement rectiligne uniforme :

  1. Aucun mouvement

La pente du graphique est constante et 0, la vitesse est constante (0), l’objet est stationnaire et son vecteur vitesse est 0.

  1. Mouvement uniforme positif

La pente du diagramme est constante et positive, la vitesse est constante, la direction est vers la droite de l’observateur, et le vecteur vitesse est uniforme et positif.


  1. Mouvement uniforme négatif

La pente du diagramme est constante et négative, la vitesse est constante, le direction est vers la gauche de l’observateur, et le vecteur vitesse est uniforme et négatif.

LES VECTEURS

Un petit rappel
Une mesure vectorielle ou un vecteur est une mesure à laquelle on peut associer une direction.

Exemple:

    • Le déplacement: 20 km Est ou +20 km

    • La vélocité: 100 km/h Sud ou –100 km/h

    • L’accélération: 9.8 m/s2 vers le bas


La direction

Dans de nombreuses expériences, les objets se déplacent en ligne droite dans une seule direction: vers l’avant et l’arrière ou vers le haut et le bas. C’est ce qu’on appelle le mouvement rectiligne.

      • Un + signifie vers le haut et vers l’avant (la droite).

      • Un – signifie vers le bas et vers l’arrière (la gauche:).


Donc pour exprimer le déplacement, la vélocité ainsi que l’accélération qui sont des grandeurs vectorielles (mesure + direction) nous allons utiliser le +, le –, le nord, le sud, l’est ou l’ouest.

Exemple 1: Une bicyclette roule à –20m/s.

Exemple 2: Une automobile roule à 20m/s E.
Comment faire des vecteurs simples:

  • Il faut tracé un axe x et un axe y (comme dans un plan cartésien).

  • Choisis une échelle de grandeur(ex: 1cm = 20km/h). Pour ceci, essaies d’utiliser des chiffres ronds et raisonnable ce qui veut dire que tu ne devrais pas avoir à tracer un vecteur de 10cm.

  • Trace ton vecteur dans la direction demandée en utilisant une règle (sois précis) le début de ton vecteur devrait avoir un point et la fin une flèche.


Comment faire des vecteurs avec des angles:

  • Il faut tracé un axe x et un axe y.

  • Choisi une échelle de grandeur (ex: 1cm = 50m).

  • Parce qu’il faut toujours considérer le N ou le S les premiers nous allons devoir mesurer l’angle à partir de ces axes (c’est à dire à partir de l’axe des y).

  • Trace ton vecteur en utilisant une règle (sois précis).

Addition de vecteurs

  • Il faut tracé un axe x et un axe y.

  • Choisi une échelle de grandeur (1cm = 10km).

  • Trace le premier vecteur utilisant la même méthode que la section précédente.

  • Trace un autre axe x et y au bout du vecteur que tu viens de tracer.

  • Trace le deuxième vecteur en partant du nouvel axe que tu viens de tracer.


La résultante te donne le déplacement totale éffectué!!!
Prend la mesure de la résultante et multiplie la par l’échelle que tu as utilisé.


Le mouvement uniformément accéléré (MUA)


  • MUA – C’est un mouvement dont l'accélération (a) est constante. Ce qui veux-dire que le changement de vitesse ce fait au même taux pour une période de temps donnée.

  • Accélération instantanée – accélération d’un objet à un moment précis et un endroit précis.

  • Accélération moyenne – la moyenne des accélération instantanée.

  • Accélération constante – accélération qui ne subit aucune variation.


La vitesse, le temps et le vecteur accélération
Le vecteur accélération et la pente :

Lorsqu’on trouve la pente d’une droite d’un graphique de vitesse vs temps on trouve la valeur du vecteur accélération.
Définition :
Accélération: la mesure du changement du vecteur vitesse d’un objet en un temps donnée.

      • a (accélération)

      • amo (accélération moyen)

      • ainst (accélération instantané)

      • L’unité de mesure : mètres par seconde à chaque seconde (m/s2).




  • Accélération gravitationnelle: accélération appliquée à un objet dû à la force gravitationnelle de la terre (9,8 m/s2).




  • accélération = changement du vecteur vitesse
    temps écoulé


  • a = vf - vi

t
L'unité SI de l'accélération est le (m/s)/s ou m/s2.
La résolution de problèmes :
Voici ce que tu devras faire:

  1. Lis le problème.

  2. Resort les connues et l’inconnue.

  3. Choisis la formule appropriée (page suivante).

  4. Réarrange la formule pour la variable recherchée.

  5. Remplace les variables et trouve la réponse.

  6. Ecris ta réponse sous forme de phrase.

Ne pas oublier les unitées de ta réponse.
Exercices :

  1. Quel est l’accélération d’une auto de course si sa vitesse est augmentée uniformément de 40m/s à 66m/s sur une période de 11s.


2. Dans un tube sous vide, un électron est accéléré uniformément à partir du repos à une vitesse de 2.6x105m/s durant une période de temps de 6.5x10-7s. Calcule l’accélération de l’électron.

3. Une voiture roule à 80km/h dans une zone de 50km/h. Si le conducteur voie un enfant qui traverse sans regarder, et qu’il prend 4s pour s’immobiliser, quel est la décélération que la voiture subit?

Notes supplémentaires :
Voici quelques formules à utiliser pour résoudre les problèmes de physique

a)    v = d b)    vf = vi + at

t

c) vf2= vi2 + 2ad d)     d = vit + at2

2

e)    vmoy = (vi + vf) f) d = (vf + vi)t

2 2
Le réarrangement de formules:


  • Étape 1

Si il y a des parenthèse faire la distribution. (IMPORTANT: si la variable recherchée est a l’avant de la parenthèse ne rien faire)


  • Étape 2

Lorsqu’il y a des fractions, s’en départir en multipliant chaque terme de chaque côté de ton équation par un dénominateur commun sans toucher au(x) dénominateur(s). Ne pas oublier de réduire.


  • Étape 3

Placer le ou les termes contenant la variable rechercher sur un côté du égale et envoyer les autres termes de l’autres côté soit en les additionnants ou en les soustrayants.


  • Étape 4

Diviser chaque côté de l’équation par les parties du terme autres que la variable rechercher.

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