Cinématique

Objectif d'apprentissage 1.1.A: Décrire une grandeur scalaire ou vectorielle en utilisant l'amplitude et la direction, selon le cas.

• 1.1.A.1 Les scalaires sont des grandeurs décrites uniquement par leur amplitude ; les vecteurs sont des grandeurs décrites par leur amplitude et leur direction.
• 1.1.A.2 Les vecteurs peuvent être modélisés visuellement comme des flèches avec une direction appropriée et des longueurs proportionnelles à leur amplitude.
• 1.1.A.3 La distance et la vitesse sont des exemples de grandeurs scalaires, tandis que la position, le déplacement, la vitesse et l'accélération sont des exemples de grandeurs vectorielles.
  • 1.1.A.3.i Les vecteurs sont notés avec une flèche au-dessus du symbole de la grandeur.
    • Équation: $\vec{v} = \vec{v}_0 + \vec{a}t$
  • 1.1.A.3.ii La notation vectorielle n'est pas requise pour les composantes vectorielles le long d'un axe. En une dimension, le signe de la composante décrit entièrement la direction de cette composante.
    • Équation dérivée: $v_x = v_{x0} + a_x t$

Objectif d'apprentissage 1.1.B: Décrire une somme de vecteurs en une dimension.

• 1.1.B.1 Lors de la détermination d'une somme de vecteurs dans un système de coordonnées unidimensionnel donné, les directions opposées sont désignées par des signes opposés.

Objectif d'apprentissage 1.2.A: Décrire un changement de position d'un objet.

• 1.2.A.1 Lors de l'utilisation du modèle de l'objet, la taille, la forme et la configuration interne sont ignorées. L'objet peut être traité comme un point unique possédant des propriétés étendues telles que la masse et la charge.
• 1.2.A.2 Le déplacement est le changement de position d'un objet.
  • Équation : $\Delta x = x - x_0$

Objectif d'apprentissage 1.2.B: Décrire la vitesse moyenne et l'accélération d'un objet.

• 1.2.B.1 Les moyennes de la vitesse et de l'accélération sont calculées en tenant compte des états initial et final d'un objet sur un intervalle de temps.
• 1.2.B.2 La vitesse moyenne est le déplacement d'un objet divisé par l'intervalle de temps au cours duquel ce déplacement se produit.
  • Équation : $\vec{v}_{avg} = \dfrac{\Delta \vec{x}}{\Delta t}$
• 1.2.B.3 L'accélération moyenne est le changement de vitesse divisé par l'intervalle de temps au cours duquel ce changement de vitesse se produit.
  • Équation : $\vec{a}_{avg} = \dfrac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}$

Objectif d'apprentissage 1.2.B : Décrire la vitesse et l'accélération d'un objet.

• 1.2.B.4 Un objet accélère si la grandeur et/ou la direction de sa vitesse changent.
• 1.2.B.5 Le calcul de la vitesse ou de l'accélération moyenne sur un intervalle de temps très petit donne une valeur très proche de la vitesse ou de l'accélération instantanée.

Objectif d'apprentissage 1.3.A : Décrire la position, la vitesse et l'accélération d'un objet à l'aide de représentations du mouvement de cet objet.

• 1.3.A.1 Le mouvement peut être représenté par des diagrammes de mouvement, des figures, des graphiques, des équations et des descriptions narratives.
• 1.3.A.2 Pour une accélération constante, trois équations cinématiques peuvent être utilisées pour décrire le mouvement linéaire instantané en une dimension :
  • Équation : $v_x = v_{x0} + a_x t$
  • Équation : $x = x_0 + v_{x0}t + \dfrac{1}{2}a_x t^2$
  • Équation : $v_x^2 = v_{x0}^2 + 2a_x(x - x_0)$
  • Remarque : Les équations ci-dessus sont écrites pour indiquer un mouvement dans la direction x, mais ces équations peuvent être utilisées dans n'importe quelle dimension unique selon le cas.
• 1.3.A.3 Près de la surface de la Terre, l'accélération verticale causée par la force de gravité est dirigée vers le bas, constante et a une valeur mesurée approximativement égale à $a_g = g \approx 10 \ m/s^2$.
• 1.3.A.4 Les graphiques de la position, de la vitesse et de l'accélération en fonction du temps peuvent être utilisés pour trouver les relations entre ces grandeurs.
  • 1.3.A.4.i La vitesse instantanée d'un objet est le taux de changement de sa position, ce qui est égal à la pente d'une tangente à un point sur un graphique de la position de l'objet en fonction du temps.
  • 1.3.A.4.ii L'accélération instantanée d'un objet est le taux de changement de sa vitesse, ce qui est égal à la pente d'une tangente à un point sur un graphique de la vitesse de l'objet en fonction du temps.
  • 1.3.A.4.iii Le déplacement d'un objet pendant un intervalle de temps est égal à l'aire sous la courbe d'un graphique de la vitesse de l'objet en fonction du temps (c'est-à-dire l'aire bornée par la fonction et l'axe horizontal pour l'intervalle approprié).
  • 1.3.A.4.iv Le changement de vitesse d'un objet pendant un intervalle de temps est égal à l'aire sous la courbe d'un graphique de l'accélération de l'objet en fonction du temps.

Énoncé de limite : AP Physics 1 ne s'attend pas à ce que les étudiants analysent quantitativement une accélération non uniforme. Cependant, ils seront attendus à être capables d'analyser qualitativement, de dessiner des graphiques appropriés et de discuter de situations où l'accélération est non uniforme.

Énoncé de limite : Pour toutes les situations où une quantité numérique est requise pour $g$, la valeur $g \approx 10 \ m/s^2$ sera utilisée. Cependant, les étudiants ne seront pas pénalisés pour avoir correctement utilisé les valeurs plus précises communément acceptées de $g = 9.81 \ \text{m/s}^2$ ou $g = 9.8 \ \text{m/s}^2$.

Objectif d'apprentissage 1.4.A : Décrire le référentiel d'un observateur donné.

• 1.4.A.1 Le choix du référentiel déterminera la direction et la grandeur des grandeurs mesurées par un observateur dans ce référentiel.

Objectif d'apprentissage 1.4.B : Décrire le mouvement d'objets mesuré par des observateurs dans différents référentiels inertiels.

• 1.4.B.1 Les mesures d'un référentiel donné peuvent être converties en mesures d'un autre référentiel.
• 1.4.B.2 La vitesse observée d'un objet résulte de la combinaison de la vitesse de l'objet et de la vitesse du référentiel de l'observateur.
  • 1.4.B.2.i La combinaison du mouvement d'un objet et du mouvement d'un observateur dans un référentiel donné implique l'addition ou la soustraction de vecteurs.
  • 1.4.B.2.ii L'accélération de tout objet est la même mesurée depuis tous les référentiels inertiels.

Énoncé de limite : Sauf indication contraire, le référentiel de tout problème peut être supposé inertiel.

Énoncé de limite : L'addition ou la soustraction de vecteurs pour trouver des vitesses relatives est limitée au mouvement en une dimension pour AP Physics 1.

Objectif d'apprentissage 1.5.A : Décrire les composantes perpendiculaires d'un vecteur.

• 1.5.A.1 Les vecteurs peuvent être modélisés mathématiquement comme la résultante de deux composantes perpendiculaires.
• 1.5.A.2 Les vecteurs peuvent être décomposés en composantes à l'aide d'un système de coordonnées choisi.
• 1.5.A.3 Les vecteurs peuvent être décomposés en composantes perpendiculaires à l'aide de fonctions trigonométriques et de relations.
  • Équation : $\sin \theta = \dfrac{a}{c}$
  • Équation : $\cos \theta = \dfrac{b}{c}$
  • Équation : $\tan \theta = \dfrac{a}{b}$
  • Équation : $a^2 + b^2 = c^2$

Objectif d'apprentissage 1.5.B : Décrire le mouvement d'un objet se déplaçant en deux dimensions.

• 1.5.B.1 Le mouvement en deux dimensions peut être analysé à l'aide de relations cinématiques en une dimension si le mouvement est séparé en composantes.
• 1.5.B.2 Le mouvement de projectile est un cas particulier du mouvement en deux dimensions qui présente une accélération nulle dans une dimension et une accélération constante et non nulle dans la seconde dimension.