L'accélération en dynamique et en cinématique est une grandeur physique qui détermine le changement de vitesse d'un objet. Dans le système international d'unités, nous devons exprimer la valeur de cette grandeur en mètres par seconde carrée (m/s²).
Dans les calculs cinématiques, il est important d'établir un système de référence. La vitesse d'une personne marchant à l'intérieur d'un train n'est pas la même pour un observateur situé à l'intérieur du train que pour un observateur situé sur le quai. Le système de référence est la position de l'observateur.
Définition de l'accélération en physique
L'accélération est définie comme le changement de vitesse d'un objet dans un intervalle de temps donné.
Il peut être positif, négatif ou nul, ce qui signifie qu'un objet peut accélérer (augmenter sa vitesse), décélérer (diminuer sa vitesse) ou maintenir une vitesse constante. Une accélération positive se produit lorsqu'un objet se déplace plus rapidement au fil du temps, tandis qu'une accélération négative se produit lorsque sa vitesse diminue.
Caractéristiques d'accélération
Vous trouverez ci-dessous quelques-unes des principales caractéristiques de l’accélération :
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Quantité vectorielle : L'accélération est une quantité vectorielle, ce qui signifie qu'elle a une ampleur et une direction. Cela implique qu’il peut changer de direction ainsi que d’ampleur, ce qui se traduit par des changements de vitesse.
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Unité de mesure : Dans le Système international d'unités (SI), l'unité de mesure de l'accélération est le mètre par seconde carrée (m/s²). Cette unité exprime combien de mètres par seconde la vitesse d'un objet change chaque seconde.
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Relation avec la force : L'accélération est liée à la force agissant sur un objet. Selon la deuxième loi de Newton, la force nette appliquée à un objet est égale au produit de sa masse et de son accélération (F = m * a). Plus la force appliquée est grande, plus l’accélération résultante est importante.
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Causes de l’accélération : L’accélération peut être provoquée par diverses forces et facteurs. Certaines des causes courantes d'accélération comprennent l'application d'une force externe, la gravité, la friction, la résistance de l'air et d'autres interactions physiques. La dynamique est la branche de la physique chargée d'étudier les causes qui provoquent une accélération dans un objet. En particulier, l'accélération joue un rôle fondamental dans les lois de Newton.
Types d'accélération
L’accélération peut se manifester de diverses manières selon les conditions et le contexte. Vous trouverez ci-dessous quelques-uns des types d’accélération les plus courants :
1. Accélération linéaire
L'accélération linéaire fait référence au changement de vitesse d'un objet dans une direction spécifique le long d'une ligne droite. Elle peut être positive, négative ou nulle selon que la vitesse augmente, diminue ou reste constante respectivement.
2. Accélérations tangentielles et centripètes
Lorsqu'un objet se déplace le long d'une trajectoire courbe, sa vitesse change dans la direction tangentielle à la courbe. Le vecteur accélération d’un corps peut avoir une direction différente de la vitesse à laquelle il se déplace. Ce vecteur peut être divisé en deux composantes : la tangentielle et la normale.
L'accélération tangentielle est une forme spécifique d'accélération linéaire qui provoque une modification de la vitesse d'un objet. Cette composante a une direction tangentielle au mouvement.
En revanche, l’accélération normale a une direction perpendiculaire au mouvement du corps et pointe vers le centre du mouvement circulaire. La composante normale de l’accélération est ce qui provoque le changement de direction, générant la courbure de la trajectoire.
4. Accélération angulaire
L'accélération angulaire concerne le changement de vitesse angulaire d'un objet en mouvement de rotation.
Elle se mesure en radians par seconde carré (rad/s²) et peut être positive ou négative, selon que la vitesse angulaire augmente ou diminue avec le temps.
5. Accélération gravitationnelle
L'accélération gravitationnelle fait référence à l'accélération due à la gravité à la surface de la Terre ou à proximité d'autres corps célestes.
Sur Terre, cette accélération est connue sous le nom d'accélération de la gravité et a une valeur d'environ 9,81 m/s² et agit vers le bas.
6. Accélération relative
L'accélération relative fait référence à l'accélération d'un objet par rapport à un autre objet en mouvement. Cela peut se produire lorsque deux objets se déplacent l’un par rapport à l’autre et subissent des accélérations relatives dans des directions différentes.
Un exemple courant d’accélération relative est la sensation d’accélération que vous ressentez lorsque vous conduisez une voiture au départ du repos. Du point de vue de la voiture, vous accélérez en arrière, tandis que de votre propre point de vue, vous avez l'impression d'accélérer en avant.
7. Accélération de Coriolis
L'accélération de Coriolis est un type d'accélération qui se produit dans les objets se déplaçant dans un référentiel non inertiel, tel que la rotation de la Terre.
Cette accélération est responsable d'effets tels que la déviation des vents et des courants océaniques, ainsi que la rotation de la Terre autour de son axe.