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3 : Mouvement le long d'une ligne droite

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    Un traitement complet de la cinématique prend en compte le mouvement en deux et en trois dimensions. Pour l'instant, nous discutons du mouvement dans une dimension, ce qui nous fournit les outils nécessaires pour étudier le mouvement multidimensionnel. Le train maglev (lévitation magnétique) décrit au début de ce chapitre est un bon exemple d'objet soumis à un mouvement unidimensionnel. Lorsqu'il se déplace, par exemple, de Tokyo à Kyoto, il se trouve à différentes positions le long de la piste à différents moments de son trajet, et subit donc des déplacements ou des changements de position. Il a également une variété de vitesses le long de sa trajectoire et il subit des accélérations (changements de vitesse). Grâce aux compétences acquises dans ce chapitre, nous pouvons calculer ces quantités et ces vitesses moyennes. Toutes ces grandeurs peuvent être décrites à l'aide de la cinématique, sans connaître la masse du train ni les forces impliquées.

    • 3.1 : Prélude à un mouvement le long d'une ligne droite
      Nous pouvons décrire le mouvement en utilisant les deux disciplines de la cinématique et de la dynamique. Nous étudions la dynamique, qui concerne les causes du mouvement, dans les lois du mouvement de Newton ; mais il y a beaucoup à apprendre sur le mouvement sans se référer à ses causes, et il s'agit de l'étude de la cinématique. La cinématique consiste à décrire le mouvement à l'aide de propriétés telles que la position, le temps, la vitesse et l'accélération.
    • 3.2 : Position, déplacement et vitesse moyenne
      Pour décrire le mouvement d'un objet, vous devez d'abord être capable de décrire sa position (x) : où il se trouve à un moment donné. Plus précisément, nous devons préciser sa position par rapport à un cadre de référence approprié. Un cadre de référence est un ensemble arbitraire d'axes à partir duquel la position et le mouvement d'un objet sont décrits.
    • 3.3 : Vitesse et vitesse instantanées
      La quantité qui nous indique la vitesse à laquelle un objet se déplace n'importe où sur sa trajectoire est la vitesse instantanée, généralement appelée simplement vitesse. C'est la vitesse moyenne entre deux points de la trajectoire dans la limite où le temps (et donc le déplacement) entre les deux points approche zéro.
    • 3.4 : Accélération moyenne et instantanée
      L'accélération est la vitesse à laquelle la vitesse change. C'est également un vecteur, ce qui signifie qu'il possède à la fois une amplitude et une direction. L'unité SI pour l'accélération est le mètre par seconde au carré. L'accélération peut être provoquée par un changement de l'amplitude ou de la direction de la vitesse, ou les deux. L'accélération instantanée est la pente du graphique de la vitesse en fonction du temps.
    • 3.5 : Mouvement avec accélération constante (Partie 1)
      Lorsque vous analysez un mouvement unidimensionnel avec une accélération constante, identifiez les quantités connues et choisissez les équations appropriées pour résoudre les inconnues. Une ou deux équations cinématiques sont nécessaires pour résoudre les inconnues, en fonction des quantités connues et inconnues.
    • 3.6 : Mouvement avec accélération constante (partie 2)
      Les problèmes de poursuite à deux corps nécessitent toujours la résolution simultanée de deux équations pour les inconnues.
    • 3.7 : Chute libre
      Un objet en chute libre subit une accélération constante si la résistance de l'air est négligeable. Sur Terre, tous les objets qui tombent librement ont une accélération g due à la gravité, qui est en moyenne de g = 9,81 m/s^2. Pour les objets en chute libre, la direction ascendante est normalement considérée comme positive pour le déplacement, la vitesse et l'accélération.
    • 3.8 : Déterminer la vitesse et le déplacement à partir de l'accélération
      Le calcul intégral nous donne une formulation plus complète de la cinématique. Si l'accélération a (t) est connue, nous pouvons utiliser le calcul intégral pour dériver des expressions pour la vitesse v (t) et la position x (t).
    • 3.E : Mouvement le long d'une ligne droite (exercices)
    • 3.S : Mouvement le long d'une ligne droite (résumé)

    Miniature : Un train maglev (lévitation magnétique) de cinq voitures de la série JR Central L0 soumis à un essai sur la piste d'essai de Yamanashi. Le mouvement du train maglev peut être décrit à l'aide de la cinématique, qui fait l'objet de ce chapitre. (crédit : modification de l'œuvre par « Maryland GovPics » /Flickr).