Un mouvement rectiligne uniforme (MRU) est un type de mouvement dans lequel un corps rigide reste à une vitesse constante et sa trajectoire est une ligne droite.
Selon la première loi de Newton, le corps se déplace le long d'une trajectoire rectiligne (ou reste au repos) lorsqu'aucune force n'agit sur le corps ou que les forces agissant s'équilibrent.
Caractéristiques du mouvement
Les principales caractéristiques d'un mouvement rectiligne uniforme sont :
Le vecteur vitesse est constant, ce qui signifie que sa direction (et sa direction) sont indépendantes du temps. La vitesse initiale est donc égale à la vitesse finale.
L'accélération est nulle
La valeur absolue du déplacement (changement de position) est égale à la distance parcourue par le corps et est décrite en termes de temps écoulé et de vitesse.
La vitesse peut être nulle (repos), positive ou négative. Le mouvement peut donc avoir deux directions : une vitesse négative représente un mouvement dans le sens opposé au sens que nous avons accepté comme positif.
Formule MRU
Étant donné que la vitesse d'un mouvement uniforme ne dépend pas du temps, le changement de position à intervalles de temps réguliers est constant. La distance parcourue est calculée en multipliant la vitesse par le temps écoulé. Cette relation est également applicable si le chemin n'est pas rectiligne, à condition que la vitesse soit constante.
La formule pour calculer la distance (déplacement en fonction du temps et de la vitesse) dans un mouvement rectiligne uniforme est :
Δx=v · Δt
Dans le même temps, la vitesse peut également être exprimée en fonction de la distance et du temps :
v = Δx / Δt
Où:
Δx est l'espace parcouru. Dans le système international de mesures, il est exprimé en mètres (m).
v représente la vitesse du solide rigide. En unités SI, il est exprimé en mètres par seconde (m/s).
Δt est l'incrément de temps (le temps écoulé) exprimé en secondes (s) si l'on utilise le SI des mesures.
10 Exemples de mouvements rectilignes uniformes
Voiture sur autoroute : Si vous conduisez une voiture à vitesse constante sur une autoroute droite et plate, vous rencontrez un MRU.
Train sur voie droite : Lorsqu'un train se déplace sur une voie droite sans accélérer ni décélérer, il s'agit d'un mouvement rectiligne uniforme.
Avion en vol en palier : Lorsqu'un avion maintient une altitude et une vitesse constantes pendant une partie de son vol, il effectue un MRU dans le sens de sa trajectoire.
Mouvement d'une balle roulant au sol : Si vous poussez une balle sur une surface plane sans obstacles, et qu'elle se déplace à vitesse constante en ligne droite, elle se comporte comme un exemple de MRU.
Cycliste sur route droite : Si un cycliste pédale à vitesse constante sur une route sans pente ni changement de vitesse, il effectue un MRU.
Marcher à rythme constant : Lorsque vous marchez à vitesse constante en ligne droite, votre mouvement est un exemple de mouvement rectiligne uniforme.
Ascenseur en mouvement : Lorsqu'un ascenseur se déplace verticalement à vitesse constante, son mouvement est un MRU dans le sens vertical.
Bateau en eau calme : Si un bateau se déplace à vitesse constante dans un plan d'eau sans courants ni vagues, son mouvement sera un MRU.
Déplacement d'un projectile dans le vide : Si l'on ignore la résistance de l'air, un projectile lancé horizontalement subit un mouvement rectiligne uniforme dans la direction horizontale.
Mouvement d'une particule en ligne droite sous l'influence d'une force constante : En physique, on étudie les cas MRU dans lesquels une particule se déplace sous l'influence d'une force constante en ligne droite.
Exercices résolus sur le mouvement rectiligne uniforme
Exercice 1 résolu
Solution:
Tout d'abord, nous convertissons la vitesse de 80 km/s en mètres par seconde (m/s), puisque nous voulons la vitesse en unités SI :
1 km = 1 000 m 1 h = 3 600 s
Vitesse en m/s = (80 km/h) * (1000 m/km) / (3600 s/h) = 22,22 m/s (environ)
Maintenant, nous pouvons utiliser la formule MRU :
Distance (d) = Vitesse (v) * Temps (t)
d = 22,22 m/s * 2 heures = 44,44 m/s * 7 200 s = 160 000 mètres
La voiture parcourt donc une distance totale de 160 000 mètres ou 160 kilomètres.
Exercice 2 résolu
Un avion se déplace à une vitesse constante de 500 m/s pendant 30 secondes. Quelle est la distance parcourue par l'avion pendant ce temps ?
Solution
Nous n'avons pas besoin de convertir les unités ici, puisque la vitesse est déjà en mètres par seconde (m/s).
Nous utilisons la formule du mouvement rectiligne uniforme :
Distance (d) = Vitesse (v) * Temps (t)
d = 500 m/s * 30 s = 15 000 mètres
L'avion parcourt donc une distance de 15 000 mètres en 30 secondes.
Exercice 3 résolu
Un cycliste se déplace à une vitesse constante de 10 m/s pendant 40 secondes. Quelle est la distance totale parcourue par le cycliste ?
Solution
Nous utilisons la formule MRU :
Distance (d) = Vitesse (v) * Temps (t)
d = 10 m/s * 40 s = 400 mètres
Le cycliste parcourt une distance totale de 400 mètres.
Ce sont des exemples simples d'exercices MRU résolus. Dans chaque cas, nous utilisons la formule d = vt, où « d » est la distance, « v » est la vitesse et « t » est le temps. Assurez-vous de comprendre comment appliquer cette formule pour résoudre les problèmes MRU.
Exercice 4 résolu
Un train quitte Paris en direction de Barcelone. Quelle vitesse moyenne faut-il pour arriver en 11 heures ? La distance entre les deux villes est de 1040 km.
Solution
En appliquant l'équation Δx=v·Δt nous souhaitons isoler la vitesse, donc :
v = Δx/Δt
Nous substituons les valeurs et nous devons
v=1040 km / 11 h
La vitesse moyenne à laquelle le conducteur doit maintenir le train est donc de 94,55 km/h.
