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niveau: 5eme
discipline: physique-chimie
theme_bo: Mouvements et interactions
chapitre: "5"
titre: Mouvement et vitesse
duree_heures: 3
prerequis:
  - 5e-04 — Grandeurs physiques (masse, volume, température)
competences_bo:
  - Caractériser le mouvement d'un objet
  - Utiliser la relation v = d / t
competences_socle:
  - D1.3 — Langages scientifiques
  - D4 — Systèmes naturels et techniques
  - D2 — Méthodes et outils
mots_cles:
  - mouvement
  - trajectoire
  - vitesse
  - référentiel
  - relativité du mouvement
  - rectiligne
  - circulaire
  - uniforme
  - accéléré
  - décéléré
eval_diagnostique: QCM prérequis grandeurs physiques et unités
eval_formative: Exercices calcul v = d / t et conversions
eval_sommative: Devoir mouvement et vitesse
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# 5ème Ch.5 — Mouvement et vitesse
> *M. VERHILLE — Physique-Chimie · 5ème*

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## Objectifs et compétences

**Attendus de fin de cycle (BO 2020 — cycle 4)** :
- Caractériser le mouvement d'un objet
- Utiliser la relation liant vitesse, distance et durée dans le cas d'un mouvement uniforme

**Compétences du socle** :
- D1.3 : Utiliser la relation v = d / t, convertir des unités
- D4 : Observer et décrire des mouvements
- D2 : Organiser des mesures (chronométrage, distances)

**À la fin de ce chapitre, l'élève sait** :
- [ ] Décrire un mouvement en précisant la trajectoire et l'évolution de la vitesse
- [ ] Distinguer mouvement rectiligne et circulaire
- [ ] Distinguer mouvement uniforme, accéléré et décéléré
- [ ] Utiliser la formule v = d / t et ses formes dérivées
- [ ] Expliquer la relativité du mouvement (notion de référentiel)
- [ ] Identifier des interactions de contact et à distance

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## 1. Décrire un mouvement

### Qu'est-ce qu'un mouvement ?

Un objet est **en mouvement** si sa position change au cours du temps par rapport à un **référentiel** (objet de référence choisi comme fixe).

> **Référentiel** = objet par rapport auquel on étudie le mouvement.

### Trajectoire

La **trajectoire** est l'ensemble des positions successives occupées par un objet au cours du temps.

| Type de trajectoire | Description | Exemple |
|---|---|---|
| **Rectiligne** | Ligne droite | Voiture sur une route droite |
| **Circulaire** | Arc de cercle ou cercle | Lune autour de la Terre, aiguilles d'une montre |
| **Quelconque** (curviligne) | Courbe irrégulière | Ballon de football en l'air |

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## 2. La vitesse

### Définition

La **vitesse** caractérise la rapidité d'un mouvement. Elle dépend de la distance parcourue et de la durée du parcours.

### Formule

$$\boxed{v = \dfrac{d}{t}}$$

| Grandeur | Symbole | Unité SI | Autres unités courantes |
|---|---|---|---|
| Vitesse | **v** | m/s | km/h |
| Distance | **d** | m | km |
| Durée | **t** | s | h |

### Les 3 formes — méthode du triangle

| Je cherche | Formule |
|---|---|
| **v** | $v = \dfrac{d}{t}$ |
| **d** | $d = v \times t$ |
| **t** | $t = \dfrac{d}{v}$ |

### Conversion m/s ↔ km/h

$$1 \text{ m/s} = 3{,}6 \text{ km/h}$$

- **m/s → km/h** : multiplier par 3,6
- **km/h → m/s** : diviser par 3,6

| Exemple | m/s | km/h |
|---|---|---|
| Marcheur | 1,4 m/s | 5 km/h |
| Coureur | 3 m/s | ~11 km/h |
| Voiture en ville | 14 m/s | 50 km/h |
| Son dans l'air | 340 m/s | 1 224 km/h |

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## 3. Types de mouvement

| Mouvement | Vitesse | Trajectoire | Exemple |
|---|---|---|---|
| **Rectiligne uniforme** | Constante | Ligne droite | Voiture sur autoroute à 130 km/h |
| **Rectiligne accéléré** | Augmente | Ligne droite | Voiture qui démarre |
| **Rectiligne décéléré** | Diminue | Ligne droite | Voiture qui freine |
| **Circulaire uniforme** | Constante (en valeur) | Cercle | Lune autour de la Terre (approx.) |
| **Circulaire non uniforme** | Varie | Cercle | Bille dans un looping |

> **Mouvement uniforme** = la vitesse ne change pas au cours du temps.
> **Mouvement non uniforme** = la **valeur** de la vitesse change. Dans un mouvement circulaire uniforme, cette valeur reste constante alors que la direction du vecteur vitesse change.

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## 4. Relativité du mouvement

Le mouvement d'un objet dépend de l'observateur (du **référentiel** choisi).

### Exemple : passager dans un bus

| Référentiel | Le passager assis est... |
|---|---|
| Par rapport au **bus** | **Immobile** |
| Par rapport au **trottoir** | **En mouvement** |

### Exemple : Terre et Soleil

| Référentiel | La Terre est... |
|---|---|
| Par rapport au **Soleil** | En mouvement (révolution) |
| Par rapport à un **observateur terrestre** | Immobile |

> **À retenir** : il n'existe pas de mouvement « absolu ». Un objet peut être à la fois immobile et en mouvement selon le référentiel choisi.

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## 5. Interactions : contact et à distance

Un objet peut subir des **interactions** (actions) de deux types :

| Type d'interaction | Définition | Exemples |
|---|---|---|
| **De contact** | Les objets se touchent | Pied qui frappe un ballon, main qui pousse un chariot, frottements |
| **À distance** | Les objets ne se touchent pas | Attraction terrestre (pesanteur), attraction magnétique, attraction entre aimants |

> L'interaction gravitationnelle (pesanteur) est la plus universelle : elle attire tous les objets vers le centre de la Terre.

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## 6. Exercices d'application

### Exercice 1 — Sprinter
Usain Bolt parcourt 100 m en 9,58 s. Calculer sa vitesse moyenne.

$$v = \dfrac{d}{t} = \dfrac{100}{9{,}58} = \boxed{10{,}4 \text{ m/s}} = 37{,}6 \text{ km/h}$$

### Exercice 2 — Voiture
Une voiture roule à 90 km/h pendant 2 h. Quelle distance parcourt-elle ?

$$d = v \times t = 90 \times 2 = \boxed{180 \text{ km}}$$

### Exercice 3 — Avion
Un avion parcourt 1 800 km à la vitesse de 900 km/h. Combien de temps dure le vol ?

$$t = \dfrac{d}{v} = \dfrac{1\,800}{900} = \boxed{2 \text{ h}}$$

### Exercice 4 — Sécurité routière
Une voiture roule à 50 km/h (soit 13,9 m/s). Combien de mètres parcourt-elle en 1 seconde de temps de réaction ?

$$d = v \times t = 13{,}9 \times 1 = \boxed{13{,}9 \text{ m}}$$

> **À La Réunion** : la route des Tamarins, principale voie rapide de l'île, est limitée à 110 km/h. À cette vitesse (30,6 m/s), un conducteur parcourt plus de 30 m pendant sa seule seconde de temps de réaction. Sur les routes sinueuses du cirque de Cilaos, la vitesse moyenne ne dépasse guère 30 km/h en raison des 420 virages !

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## Bilan — Ce qu'il faut retenir

| Notion | Définition | Formule |
|--------|-----------|---------|
| Mouvement | Changement de position d'un objet par rapport à un référentiel | — |
| Trajectoire | Ensemble des positions successives d'un objet | Rectiligne, circulaire, quelconque |
| Vitesse | Grandeur qui caractérise la rapidité d'un mouvement | v = d / t |
| Mouvement uniforme | Mouvement dont la vitesse reste constante | — |
| Relativité du mouvement | Le mouvement dépend du référentiel choisi par l'observateur | — |
| Interaction de contact | Action entre deux objets qui se touchent | Pousser, tirer, frottements |
| Interaction à distance | Action entre deux objets qui ne se touchent pas | Pesanteur, magnétisme |

**Mots-clés** : mouvement, trajectoire, vitesse, référentiel, relativité du mouvement, rectiligne, circulaire, uniforme, accéléré, décéléré, interaction, contact, distance

**Erreurs fréquentes** :
- Confondre trajectoire (forme du chemin) et mouvement (comment on parcourt ce chemin)
- Oublier de convertir les unités avant d'appliquer v = d / t (par exemple km/h, m/s ou km/s selon l'unité de vitesse attendue ; km et s sont aussi une combinaison valide)
- Penser qu'un objet immobile pour nous est immobile pour tout le monde (relativité du mouvement)

## Différenciation
- **Remédiation** : tracer la trajectoire d'un objet à partir de photos successives (chronophotographie) et classer le mouvement (rectiligne/circulaire, uniforme/non uniforme)
- **Approfondissement** : analyser une chronophotographie réelle (chute libre, balle de tennis) et calculer la vitesse entre chaque position successive pour montrer qu'elle augmente

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## Ressources associées

- Simulation PhET : https://phet.colorado.edu/sims/html/forces-and-motion-basics/latest/forces-and-motion-basics_fr.html

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