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4.1 : Prélude au mouvement en deux et trois dimensions

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    Pour donner une description complète de la cinématique, nous devons explorer le mouvement en deux et trois dimensions. Après tout, la plupart des objets de notre univers ne se déplacent pas en ligne droite ; ils suivent plutôt des trajectoires courbes. Des ballons de football aux trajectoires de vol des oiseaux, en passant par les mouvements orbitaux des corps célestes et jusqu'au flux de plasma sanguin dans les veines, la plupart des mouvements suivent des trajectoires courbes.

    Photographie de neuf avions à réaction volant en formation.
    Figure\(\PageIndex{1}\) : Les Red Arrows sont l'équipe de démonstration de voltige aérienne de la Royal Air Force britannique. Basés dans le Lincolnshire, en Angleterre, ils réalisent des spectacles de vol de précision à haute vitesse, ce qui nécessite des mesures précises de la position, de la vitesse et de l'accélération en trois dimensions. (source : modification de l'œuvre de Phil Long)

    Heureusement, le traitement du mouvement dans une dimension dans le chapitre précédent nous a donné une base sur laquelle nous pouvons nous appuyer, car les concepts de position, de déplacement, de vitesse et d'accélération définis dans une dimension peuvent être étendus à deux et trois dimensions. Prenons l'exemple des Red Arrows, également connues sous le nom d'équipe acrobatique de la Royal Air Force du Royaume-Uni. Chaque jet suit une trajectoire incurvée unique dans un espace aérien tridimensionnel, et possède une vitesse et une accélération uniques. Ainsi, pour décrire avec précision le mouvement de l'un des jets, nous devons attribuer à chaque jet un vecteur de position unique en trois dimensions ainsi qu'un vecteur de vitesse et d'accélération unique. Nous pouvons appliquer les mêmes équations de base pour le déplacement, la vitesse et l'accélération que nous avons dérivées dans Motion Along a Straight Line pour décrire le mouvement des jets en deux et trois dimensions, mais avec quelques modifications, en particulier l'inclusion de vecteurs.

    Dans ce chapitre, nous explorons également deux types particuliers de mouvements en deux dimensions : le mouvement du projectile et le mouvement circulaire. Enfin, nous terminons par une discussion sur le mouvement relatif. Dans l'image d'ouverture du chapitre, chaque jet a un mouvement relatif par rapport à tout autre jet du groupe ou par rapport aux personnes qui observent le spectacle aérien au sol.