Objectifs du chapitre
Ce que tu vas savoir faire
- Choisir un référentiel et décrire une trajectoire.
- Distinguer mouvement uniforme, accéléré et ralenti dans un document.
- Calculer une vitesse moyenne et convertir m/s et km/h.
- Analyser un relevé, proposer un protocole et borner une conclusion.
Deux chariots parcourent chacun 15 mètres en 3 secondes : leur vitesse moyenne vaut 5 m/s. Pourtant, leurs positions intermédiaires ne sont pas les mêmes. Comment décrire cette différence ? Le référentiel, les intervalles de temps et les unités vont permettre de passer des positions à une explication.
Étape 1
Le mouvement dépend du point de vue choisi
Pour étudier un mouvement, on choisit un objet de référence et des repères de position et de temps : c'est le référentiel. Un passager assis est au repos par rapport à son siège, mais en mouvement par rapport au quai si le train avance. Ces deux descriptions ne se contredisent pas ; elles utilisent des référentiels différents.
La trajectoire est l'ensemble des positions successives d'un point étudié dans le référentiel choisi. Elle peut être rectiligne, circulaire ou plus généralement curviligne. Il faut préciser quel point on suit : le centre d'une roue qui avance et un point sur son bord n'ont pas la même trajectoire par rapport au sol.
Une photographie isolée indique une position, pas une vitesse. Pour décrire l'évolution, il faut plusieurs positions associées à des instants ou une autre mesure temporelle. Une chronophotographie n'est interprétable que si l'on sait notamment si les intervalles de temps sont égaux.
Décrire un mouvement comporte donc au moins le système étudié, le référentiel, la forme de la trajectoire et l'évolution de la vitesse. Dire « ça va vite » sans repère ni unité ne permet ni comparaison ni calcul.
Exemple résolu · Pas à pas
Deux descriptions d'un même passager
Un train roule en ligne droite. Une personne est assise sans changer de siège.
- La personne reste à la même position par rapport au siège : elle est au repos dans ce référentiel.
- Par rapport au quai, elle change de position avec le train. Puisque le train roule ici en ligne droite, sa trajectoire y est rectiligne.
- Les deux descriptions portent sur la même personne. Ce qui change est le référentiel, pas la véracité de l’une des observations.
La personne est au repos par rapport au siège et en mouvement par rapport au quai. L’énoncé ne donne pas l’évolution de la vitesse du train : la trajectoire droite ne permet pas de conclure à une vitesse constante.
À retenir. Un mouvement n'est pas décrit complètement si le référentiel n'est pas précisé.
Étape 2
Relier la distance et le temps
La vitesse moyenne en valeur relie la distance réellement parcourue d à la durée Δt : v = d/Δt. Pour 15 mètres en 3 secondes, on obtient 5 m/s. Cette valeur décrit l’ensemble du trajet ; elle ne dit pas comment les 15 mètres sont répartis entre les trois secondes.
Distance et changement de position ne sont pas interchangeables. Un objet qui avance de 10 mètres puis revient à son point de départ a parcouru 20 mètres, même si sa position finale est la même. Si ce trajet dure 10 secondes, sa vitesse moyenne en valeur est 2 m/s, et non zéro.
Les deux séries ci-dessous décrivent des déplacements rectilignes sans retour en arrière, dans le référentiel du sol. A avance de 5 mètres sur chaque seconde ; B avance successivement de 2, 5 puis 8 mètres. Les moyennes sur les intervalles sont donc 5, 5, 5 m/s pour A et 2, 5, 8 m/s pour B. Les écarts croissent quand la vitesse moyenne sur ces intervalles augmente. Dans les deux cas, le total reste 15 mètres en 3 secondes.
La vitesse possède aussi une direction et un sens. Dans un mouvement circulaire uniforme, sa valeur peut rester constante, mais sa direction change. Il ne faut pas confondre valeur constante de la vitesse et trajectoire droite.
Les relevés de A sont compatibles avec un mouvement uniforme ; ceux de B montrent des moyennes croissantes sur les intervalles. Ils ne donnent pas chaque vitesse instantanée entre deux positions. Une photographie seule ne fournit même pas une durée : l’écart de temps et l’échelle sont indispensables à l’interprétation.
Données et schéma originaux Maxdecours, 1er novembre 2026. Déplacements rectilignes fictifs sans retour en arrière, dans le référentiel du sol ; échelle identique pour les deux séries.
Agrandir l’imagePourquoi la même moyenne de 5 m/s ne décrit-elle pas toute l’évolution de B ?
Comparer sur les mêmes intervalles
Chaque intervalle dure une seconde. Diviser 2, 5 et 8 mètres par une seconde donne 2, 5 et 8 m/s pour les moyennes de B sur ces intervalles. Des écarts plus grands sur la même durée correspondent donc à une moyenne plus grande.
Sur le trajet total, 2 + 5 + 8 = 15 mètres et la durée est trois secondes : B donne aussi 5 m/s. Cette moyenne globale ne transforme pas ses trois moyennes partielles en valeurs égales.
A a les mêmes écarts sur les relevés fournis. Un modèle uniforme convient à ces points, mais les positions seules ne montrent pas chaque instant entre deux relevés.
À retenir. La vitesse moyenne relie distance parcourue et durée ; elle ne donne pas toutes les vitesses instantanées.
Étape 3
Convertir avant de comparer
Une heure vaut 3 600 secondes et un kilomètre vaut 1 000 mètres. Ainsi 1 m/s correspond à 3 600 m en une heure, soit 3,6 km/h. Pour passer de m/s à km/h, on multiplie par 3,6 ; pour passer de km/h à m/s, on divise par 3,6.
Attention aux minutes : 1 min 30 s vaut 90 s et non 1,30 minute ni 130 secondes. Une écriture décimale de 1,5 min représente 1 minute et demie, donc 90 s. Les notations horaires et décimales ne se convertissent pas en déplaçant une virgule.
Dans un calcul, garde les unités cohérentes avant de diviser. Pour 150 m en 30 s, v = 5 m/s = 18 km/h. Pour 2 km en 10 min, on peut convertir en 600 s et 2 000 m : environ 3,33 m/s, soit 12 km/h. On peut aussi utiliser 1/6 h et obtenir directement 12 km/h.
Un arrondi se choisit selon la précision demandée. Par exemple, 10 ÷ 3 m/s donne environ 3,3 m/s au dixième. Le calcul exact peut rester écrit sous forme de quotient avant l’arrondi. L’unité reste attachée au résultat : elle permet de comprendre et de comparer les valeurs.
À retenir. Multiplie par 3,6 de m/s vers km/h ; divise par 3,6 dans l'autre sens.
Étape 4
Lire des données et construire une conclusion prudente
Le tableau présente des positions, pas directement des distances parcourues sur chaque intervalle. Dans ce déplacement rectiligne sans retour en arrière, les différences de positions donnent les distances successives : 5 − 0, 10 − 5, 15 − 10, soit 5 m à chaque seconde.
Pour un graphique position-temps, place le temps sur l'axe horizontal et la position sur l'axe vertical. Indique les unités et choisis une échelle régulière. Les points de ce tableau sont alignés sur une droite ; sa pente correspond ici à 5 m/s. Une droite plus inclinée traduit une vitesse plus grande seulement si les échelles sont identiques.
Dans un protocole scolaire, l’échelle de longueur et les instants du relevé commandent l’interprétation. Si l’on confond une image toutes les 0,5 seconde et une image par seconde, le quotient change d’un facteur deux. Un enregistrement fixe avec un repère de longueur connu, analysé sous encadrement en classe, permettrait de discuter ces deux repérages et leurs incertitudes.
On distingue observation, hypothèse et modèle. Observation : les écarts relevés sont égaux. Hypothèse : le déplacement est uniforme sur la durée étudiée. Modèle : la position suit x = 5t en mètres et secondes pour les données idéalisées. Une expérience réelle peut s'écarter de ce modèle par des variations et des incertitudes.
Pour conclure, formule ce qui est soutenu par les données et ce qui ne l'est pas. Le tableau est compatible avec un mouvement rectiligne uniforme, dans les conditions choisies. Il ne mesure aucune force et ne permet pas de déduire à lui seul l'absence d'interactions.
Données et représentation originales Maxdecours, 1er novembre 2026 ; positions idéalisées sans retour en arrière. La droite est un modèle uniforme entre les points, pas une mesure continue.
| Temps t (s) | Position x (m) |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 1 | 5 |
| 2 | 10 |
| 3 | 15 |
Agrandir l’imageTrace le graphique sur papier et calcule les distances entre deux instants successifs.
Lire la pente et comprendre la droite
Entre t = 1 s et t = 2 s, la position passe de 5 à 10 mètres. Sans retour en arrière, cela donne 5 mètres en une seconde, soit 5 m/s. Les autres intervalles donnent la même valeur.
La montée du trait représente l’augmentation de la position avec le temps. Elle ne signifie pas que le chariot monte une pente dans la salle : les axes décrivent deux grandeurs différentes.
Les points proviennent des données fictives ; la droite choisit un modèle uniforme qui les relie. Elle n’ajoute pas des mesures entre les instants relevés et ne prouve aucune absence d’interaction.
À retenir. Une conclusion scientifique reste proportionnée aux mesures et aux limites du modèle.
L’essentiel à retrouver
Ta fiche de révision
- Préciser système, référentiel, trajectoire et évolution de vitesse.
- Vitesse moyenne = distance parcourue / durée, avec unités cohérentes.
- 1 m/s = 3,6 km/h ; 1 min 30 s = 90 s.
- À intervalles égaux, comparer les distances successives.
- Distinguer données fictives, mesures réelles, hypothèse et modèle.
- Une position finale revenue au départ ne rend pas nulle la distance d’un aller-retour.
- Un graphique position-temps ne dessine pas la trajectoire spatiale ; sa pente s’interprète avec les unités et les échelles.
Des erreurs à comprendre
Calculer la durée divisée par la distance.
Une vitesse a l'unité distance/temps. Écris d/Δt avant de remplacer les valeurs.
Assimiler 1 min 30 s à 1,30 minute.
Les 30 secondes sont une demi-minute : 1,5 min ou 90 s.
Dire que vitesse constante signifie absence de forces.
La description du mouvement ne suffit pas à identifier les interactions ; ce point se travaille avec un bilan de forces.
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Sources et repères
Édition Maxdecours · Année scolaire 2026-2027 · Vérification documentaire : 2026-11-01.
Programme du cycle des approfondissements, BO n° 31 du 30 juillet 2020 · Ministère de l'Éducation nationale · Physique-chimie : mouvement et interactions, p. 100-101 PDF ; compétences de démarche scientifique p. 96-97. Annualisation proposée en troisième.
Chronophotographie, défi scientifique · Fondation La main à la pâte, Aline Chaillou · Défi chronophotographie, p. 1 et annexe : importance d’une échelle et du pas de temps, démarche de mesure scolaire ; comparaison des explications, sans utilisation de l’application.
Les mesures et expériences réelles s'effectuent avec un protocole encadré. N'effectue pas de mesure sur la route ni de manipulation dangereuse pour répondre à ces exercices.