A.1 · Cinématique

Cette fiche couvre des sujets HL sélectionnés pour le cours évalué pour la première fois en 2025 ; elle ne représente pas l'intégralité du programme.

Prérequis : lire les quantités et unités indiquées, puis utiliser l'arithmétique et les conditions du modèle ci-dessous.

Les exemples sont originaux et fictifs : ils ne correspondent ni à de vraies mesures ni à de véritables enquêtes d'étudiants.

Qu'est-ce qui expliquerait cette observation ?

• Un compteur de vitesse donne une lecture à un instant précis. Une vitesse moyenne sur un trajet peut masquer des arrêts et des changements rapides de vitesse.

Construire le modèle

• Le déplacement inclut la direction ; la distance correspond à la longueur totale du trajet parcouru.
• Vitesse est le changement de déplacement par unité de temps.
• Accélération est le changement de vitesse par unité de temps.
• Vitesse : Taux de variation du déplacement.
• Accélération : Taux de variation de la vitesse.

Choisir des preuves capables de le tester

• La pente d'un graphique position-temps donne la vitesse.
• L'aire sous un graphique vitesse-temps donne le déplacement.
• Une formule à accélération constante n'est valide que si son hypothèse sous-jacente est justifiée.

En laboratoire : Choisissez une direction positive et précisez-la. Utilisez un portique lumineux ou une vidéo avec une échelle connue et un intervalle de trame pour des mesures reproductibles. Évitez de supposer que le chronométrage manuel est exact sur des intervalles très courts.

Travailler à partir de quantités connues

• Connu : la vitesse augmente uniformément de 2 à 10 m/s en 4 s. a = (v-u)/t. a = (10-2)/4 = 2 m/s².
• Le déplacement est l'aire du trapèze : s = (u+v)t/2 = (2+10)×4/2 = 24 m.

À vous : La vitesse passe de 3 à 15 m/s en 6 s. Calculez l'accélération.

Vérifier la conclusion et ses limites

• Une vitesse négative indique la direction selon la convention de signe choisie ; cela ne signifie pas nécessairement un ralentissement.

Faux : Une vitesse négative ne signifie jamais que l'objet ralentit. Une vitesse négative indique simplement un mouvement opposé à la direction positive choisie. L'objet ne ralentit que lorsque l'accélération s'oppose à la vitesse ; une vitesse négative associée à une accélération négative correspond à un accroissement de vitesse.

Clé :

• Le déplacement inclut la direction ; la distance correspond à la longueur totale du trajet parcouru.
• La pente d'un graphique position-temps donne la vitesse.
• À retenir : une vitesse négative indique la direction selon la convention de signe choisie ; elle ne signifie pas nécessairement un ralentissement.

Écrire à partir d'une accélération de 6 mètres par seconde carrée

• La vitesse change de 4 à 22 mètres par seconde en 3 s.
• Trouvez l'accélération et le déplacement. Une vitesse négative indique une direction.

Écrire à partir d'une pente de moins 2

• Une courbe vitesse-temps descend de 6 à 0 mètres par seconde entre t = 0 et t = 3 s.
• La pente est (0 − 6) ÷ 3 = −2 mètres par seconde carrée — décélération uniforme, le signe désignant uniquement la direction positive choisie.

Écrire à partir d'un déplacement de 100 mètres

• Un objet se déplace à une vitesse constante de 20 mètres par seconde pendant 5 s.
• Displacement = 20 × 5 = 100 m, and its displacement-time graph is a straight line of gradient 20.

Écrire à partir d'une vitesse finale négative

• Un objet à +8 m s⁻¹ décélère à 2 m s⁻² pendant 6 s.
• v = 8 − 12 = −4 m s⁻¹ : il s'arrête à t = 4 s et inverse sa trajectoire — la formule reflète fidèlement le sens du mouvement.