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Physique

Qu'est-ce que la cinématique en physique ?

La cinématique est la branche de la physique (plus précisément de la mécanique classique) qui étudie le mouvement des objets et leur trajectoire en fonction du temps sans tenir compte des causes qui le produisent.

Qu'est-ce que la cinématique en physique ?

Dans l'étude de la cinématique, les propriétés chimiques et physiques des corps en mouvement ne sont pas prises en compte, à l'exception des dimensions, ainsi que les forces agissant sur eux.

Par l'étude du mouvement il faut connaître les vecteurs vitesse et accélération qui sont deux notions fondamentales dans l'étude de la cinématique du point d'un corps rigide. La vitesse est la capacité de changer le vecteur position par rapport au temps. D'autre côté, l'accélération est la capacité de changer la vitesse en un instant donné.

Il faut seulement noter que les équations de la cinématique ne tiennent pas compte de la théorie de la relativité d'Einstein, elles ne sont donc valables que pour des vitesses "petites" par rapport à la vitesse de la lumière.

Qu'est-ce qu'un solide rigide ?

Par solide rigide, on entend un solide indéformable. C'est-à-dire qu'à tout instant la distance entre deux points lui appartenant reste constante. 

Si les calculs sont faits avec un solide rigide, le point du solide oú les vecteurs sont appliqués c'est au centre de gravité ou au centre d'inertie du mobile.

Dans l'étude de la cinématique, le mouvement d'un corps rigide est considéré car il n'absorbe pas l'énergie du système pour déformer le matériau. Cette façon de calculer le mouvement n'est pas réelle, mais c'est une façon très approximative de la réalité qui simplifie les calculs.

Vitesse relative entre deux corps rigides

Le mouvement des corps est défini par rapport à un référentiel donné. Cependant, ce référentiel peut changer de position. Pour cela, il est nécessaire d'établir un système de coordonnées fixe et de décrire le mouvement en fonction de ce système.

Pour donner un exemple, imaginez une personne se déplaçant à l'intérieur d'un wagon de train à une vitesse de 4 km/h par rapport au wagon. A son tour, le train se déplace à une vitesse constante de 100 km/h par rapport au sol. A cet instant, la vitesse relative du passager par rapport au sol est celle de l'individu marchant plus celle du train : 104 km.

Au bout d'un certain temps, la distance parcourue sera la somme de la distance parcourue par le train et de la distance parcourue par la personne au sommet de la voiture.

Quels sont les types de mouvements plans ?

Dans la représentation bidimensionnelle de la cinématique, les types de mouvement suivants existent :

  • Mouvement de ligne uniforme: le solide se déplace en ligne droite à une vitesse constante et sans changer de direction.

  • Mouvement rectiligne uniformément accéléré : le solide se déplace en ligne droite, sans changer de direction, mais la vitesse diminue progressivement jusqu'à ce qu'il change de signe. A ce moment, l'objet change de direction et revient à sa position initiale.

  • Mouvement harmonique simple. La direction de la force sous laquelle l'objet se déplace est toujours opposée au déplacement et la magnitude est proportionnelle au déplacement.

  • Mouvement circulaire : mouvement dont la trajectoire est un cercle ou une partie de cercle .

  • Lancer parabolique : est un mouvement d'un objet qui décrit la trajectoire d'un objet qui une des composantes des vecteurs vitesse et accélération est affecté par la force de gravité.

 

Exemples de mouvements cinématiques

  • La chute d'un parachutiste d'un avion serait un exemple de mouvement rectiligne uniformément accéléré.

  • Le mouvement des planètes en orbite autour du Soleil s'effectue au moyen d'un mouvement circulaire.

  • L'oscillation d'une pendule simple est un exemple de mouvement harmonique simple.

  • La trajectoire d'un ballon de football après un coup franc est un exemple de tir parabolique.

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Date de publication : 16 février 2022
Dernier examen : 16 février 2022