Force et mouvement – Session 2

La vitesse concerne la vitesse à laquelle vous pouvez voyager d’un endroit à un autre. Imaginez que vous et vos amis faites du vélo dans le parc. Si vous pédalez très vite, votre vélo avancera rapidement. En conséquence, vous parcourrez plus de distance en moins de temps. Cela signifie que votre vitesse est élevée. En revanche, si vous pédalez lentement, votre vélo avancera plus lentement. En conséquence, vous mettrez plus de temps pour parcourir la même distance. Cela signifie que votre vitesse est faible.

La vitesse est définie comme la distance parcourue en unité de temps. Prenons un exemple pour comprendre cela. Supposons que vous voyiez une voiture se déplacer à soixante kilomètres par heure. Cela signifie qu'il peut parcourir soixante kilomètres de distance en une heure. Disons que vous faites du vélo. Comment allez-vous mesurer votre vitesse ? Comprenons la formule pour calculer la vitesse.

Imaginez que vous vous déplacez à vélo du point A au point B. Pour calculer la vitesse, nous devons connaître deux choses. Tout d’abord, il y a la distance parcourue par le vélo. Deuxièmement, il y a le temps qu’il a fallu au vélo pour parcourir cette distance. Donc, la distance et le temps sont les deux choses que nous devons connaître pour calculer la vitesse. Après cela, nous divisons la distance par le temps.

Disons que la distance entre le point A et le point B est de cent mètres. Vous avez parcouru cette distance en vingt secondes. Pouvez-vous dire comment vous avez mesuré le temps ? Bien sûr, vous l'avez fait à l'aide d'une montre-bracelet ou d'un chronomètre.

L’étape suivante consiste maintenant à diviser la distance par le temps. La réponse que nous obtenons est cinq mètres par seconde. Cinq mètres par seconde est la vitesse de votre vélo. Cinq mètres par seconde signifie que vous parcourez une distance de cinq mètres par seconde. Imaginez maintenant que vous commenciez à pagayer plus vite sur votre vélo. Il vous a fallu cinq secondes pour parcourir la distance de cent mètres. Pouvez-vous dire quelle est votre vitesse maintenant ?.

Nous mesurons généralement la vitesse en mètres par seconde ou en kilomètres par heure. Nous pouvons également mesurer la vitesse en miles par heure. Les heures et les secondes sont les unités de temps. Pendant ce temps, le mètre, le kilomètre et les miles sont les unités de distance.

L'accélération est le taux de variation de la vitesse au fil du temps. Imaginez que vous faites du vélo. Lorsque vous commencez à pédaler et que vous passez de l’arrêt au mouvement, vous accélérez. C'est parce que lorsque vous commencez à pédaler, votre vitesse est lente. Votre vitesse augmente progressivement. L’accélération concerne la façon dont la vitesse de quelque chose change au fil du temps.

Voyons cela avec un exemple. Supposons que vous vous déplaciez initialement du point A au point B à vélo à une vitesse de 50 mètres par seconde. Après un certain temps, vous commencez à pédaler plus fort. Supposons que votre vitesse augmente à 80 mètres par seconde. Maintenant, nous pouvons dire que vous accélérez parce que votre vitesse change. Mais comment pouvons-nous calculer la vitesse exacte à laquelle vous accélérez ?.

Pour mesurer l’accélération, nous divisons la variation de vitesse par le temps total pris. Le changement de vitesse est mesuré en soustrayant la vitesse initiale de la vitesse finale. La vitesse initiale est de cinquante mètres par seconde. La vitesse finale est de quatre-vingts mètres par seconde. Le changement de vitesse est de trente mètres par seconde. Nous divisons ensuite ce changement de vitesse par le temps mis par le vélo pour accélérer de la vitesse initiale à la vitesse finale. Supposons qu’il faille vingt secondes pour accélérer de la vitesse initiale à la vitesse finale. Donc l'accélération calculée est 1.5m/s².

L’accélération peut se produire de deux manières. Soit vous pouvez accélérer, soit vous pouvez ralentir. Donc, si vous faites du vélo et que vous voulez aller plus vite, vous pédalez plus fort. Vous accélérerez en allant de plus en plus vite. Mais si vous voulez vous arrêter, vous appuyez sur les freins. Le vélo ralentit jusqu'à s'arrêter. C'est aussi une accélération mais dans la direction opposée.

Pouvez-vous nous dire quel est l’intérêt de comprendre la vitesse et l’accélération ? Comprendre la vitesse et l’accélération aide les conducteurs sur la route à évaluer les vitesses et les distances de freinage appropriées. Cela conduit à des déplacements plus sûrs et plus efficaces. Les ingénieurs utilisent des calculs de vitesse et d’accélération lors de la conception de véhicules, de machines et de structures. Ces calculs garantissent que tout fonctionne dans des limites de sécurité et fonctionne de manière optimale.

On parle d'accélération uniforme lorsque la vitesse d'un objet change de la même quantité à des intervalles de temps égaux. Cela signifie que l'objet devient soit plus rapide, soit plus lent à un rythme constant. Imaginez que vous êtes dans un bus. Le chauffeur de bus appuie doucement sur la pédale d'accélérateur pour faire avancer le bus. Lorsque le bus commence à bouger, il accélère à un rythme constant. Cela signifie que le temps va plus vite du même montant chaque seconde.

Disons que le bus roule cinq miles par heure plus vite chaque seconde. Après la première seconde, il roule à une vitesse de cinq miles par heure. Après la deuxième seconde, il roule à une vitesse de dix miles par heure. Après la troisième seconde, il roule à une vitesse de quinze miles par heure. La vitesse augmente de la même manière, cinq miles par heure, chaque seconde. C'est une accélération uniforme.

Une accélération non uniforme se produit lorsque la vitesse d'un objet change de quantités différentes à des intervalles de temps égaux. C'est comme lorsque vous faites du vélo sur une route cahoteuse avec des collines et des pentes. Parfois, vous pédalez plus vite et votre vitesse change rapidement. À d’autres moments, vous pédalez plus lentement et votre vitesse change plus lentement. La vitesse du vélo change de manière différente chaque seconde.

Prenons l’exemple d’un bus circulant sur la route. Imaginez que vous êtes assis dans un bus. Cette fois, il y a du trafic sur la route. La vitesse du bus peut augmenter de dix miles par seconde à un moment donné. À un autre moment, la vitesse pourrait augmenter de 10 miles par heure supplémentaires pour atteindre une vitesse de 20 miles par heure. Vous pouvez voir que la vitesse du bus n’augmente pas constamment. Elle augmente ou diminue de manière irrégulière. Ce type d'accélération est appelé accélération non uniforme.