Exercice 1 — Par rapport à quoi ?
Un passager est assis dans un train qui démarre le long d'un quai. Un second passager se tient immobile sur le quai.
a) Le premier passager est-il en mouvement par rapport au train ? Justifiez. b) Est-il en mouvement par rapport au quai ? Justifiez. c) Rédigez une phrase qui utilise l'expression « par rapport à ».
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Démarche. Le mouvement se décrit par rapport à un observateur ; on change d'observateur pour répondre.
a) Non : le passager reste immobile par rapport au train, qui sert de référence.
b) Oui : par rapport au quai, il se déplace avec le train.
c) « Par rapport au train, le passager est immobile ; par rapport au quai, il est en mouvement. »
Résultat. Un même passager peut être immobile pour un observateur et en mouvement pour un autre.
Exercice 2 — Calculer une vitesse
Un cycliste parcourt 450 m en 90 s, à vitesse constante.
a) Écrivez la relation utilisée. b) Calculez la vitesse du cycliste. c) Si le cycliste parcourait la même distance en 45 s, à vitesse constante, quelle serait sa vitesse ?
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Démarche. Pour un mouvement uniforme, v = d / t.
a) v = d / t, avec d la distance parcourue et t la durée.
b) v = 450 / 90 = 5 m/s.
c) v = 450 / 45 = 10 m/s. La durée est divisée par deux, la vitesse est doublée, à distance égale.
Résultat. 5 m/s ; 10 m/s dans le second cas.
Exercice 3 — Mouvement uniforme ou non ?
Un objet se déplaçant en ligne droite est photographié à intervalles de temps égaux. Les distances parcourues entre deux photographies successives sont : 2 cm, 2 cm, 2 cm, 2 cm (première série) ; puis 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm (seconde série).
a) Le mouvement de la première série est-il uniforme ? Justifiez. b) Le mouvement de la seconde série est-il uniforme ? Justifiez. c) Dans la seconde série, que peut-on dire de la vitesse ?
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Démarche. Un mouvement est uniforme si les distances parcourues pendant des durées égales sont égales.
a) Oui : les distances sont toutes égales à 2 cm, donc la vitesse est constante.
b) Non : les distances augmentent, donc la vitesse varie au cours du temps.
c) La vitesse augmente au cours du temps, puisque les distances parcourues pendant des durées égales augmentent. Le programme distingue ce cas des mouvements uniformes.
Résultat. Première série : uniforme. Seconde série : vitesse variable.