Seconde – Physique-chimie · Mouvement et interactions

Décrire un mouvement : référentiel et vitesse

Exercices corrigés de physique-chimie (Seconde) sur le mouvement : référentiel, trajectoire, vitesse moyenne, conversions m/s et km/h, mouvements uniformes.

5 exercices
45 min
Corrigé détaillé

L’essentiel à retenir

Un mouvement se décrit toujours par rapport à un référentiel (un objet de référence) : un passager est immobile par rapport au train, mais en mouvement par rapport au quai.
La trajectoire est l’ensemble des positions successives : rectiligne, circulaire ou curviligne.
Vitesse moyenne : $v = \frac{d}{t}$ , en m/s si $d$ est en mètres et $t$ en secondes.
$1 m/s = 3, 6 km/h$ : pour passer de m/s à km/h on multiplie par 3,6.

Exercice 1

Référentiel

Pour commencer

Un passager est assis dans un bus qui roule. Est-il en mouvement ou immobile : a) par rapport au conducteur ? b) par rapport à un arbre au bord de la route ?

Voir le corrigé

a) Immobile. b) En mouvement. Le mouvement dépend du référentiel choisi.

Exercice 2

Conversions

Pour commencer

Convertis : a) 72 km/h en m/s b) 15 m/s en km/h c) 340 m/s en km/h

Voir le corrigé

a) $72 \div 3, 6 = 20$ m/s b) $15 \times 3, 6 = 54$ km/h c) $340 \times 3, 6 = 1224$ km/h

Exercice 3

Vitesse moyenne

Pour s’entraîner

Un cycliste parcourt 45 km en 1 h 30 min. Calcule sa vitesse moyenne en km/h puis en m/s.

Voir le corrigé

$t = 1, 5$ h ; $v = \frac{45}{1 , 5} = 30$ km/h.

En m/s : $30 \div 3, 6 \approx 8, 3$ m/s.

Exercice 4

Durée d’un trajet

Pour s’entraîner

La lumière se propage à $3, 0 \times 1 0^{8}$ m/s. La distance Terre-Soleil vaut $1, 5 \times 1 0^{11}$ m. Combien de temps met la lumière du Soleil pour nous parvenir ?

Voir le corrigé

$t = \frac{d}{v} = \frac{1 , 5 \times 1 0 ^{11}}{3 , 0 \times 1 0 ^{8}} = 500$ s, soit environ 8 min 20 s.

Exercice 5

Chronophotographie

Pour aller plus loin

Sur une chronophotographie, les positions d’une bille sont prises toutes les 0,1 s. Les points sont alignés et espacés de 2 cm, puis de 3, 4 et 5 cm. Décris le mouvement et calcule la vitesse moyenne sur les quatre intervalles.

Voir le corrigé

Les points sont alignés : la trajectoire est rectiligne. Les écarts augmentent : le mouvement est accéléré.

Distance : $2 + 3 + 4 + 5 = 14$ cm $= 0, 14$ m, en $4 \times 0, 1 = 0, 4$ s. $v = \frac{0 , 14}{0 , 4} = 0, 35$ m/s.