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Un objet effectue un mouvement rectiligne uniforme si sa vitesse est constante. La vitesse comprend une norme et une direction. La direction de la vitesse correspond à la direction du déplacement . La direction de la vitesse d'un objet immobile correspond à la direction de son mouvement rectiligne. La norme de la vitesse est constante, ce qui signifie que la vitesse reste la même en permanence.
Le mouvement rectiligne non uniforme est un mouvement à accélération constante. Autrement dit, un mouvement rectiligne non uniforme est un mouvement dont l'amplitude et la direction de l'accélération sont constantes. La direction de l'accélération étant constante, la direction de la vitesse est constante, la direction du déplacement est constante et la direction du mouvement est constante : l'objet se déplace en ligne droite. L'amplitude constante de l'accélération signifie que la vitesse augmente régulièrement.
Dans la vie quotidienne, on observe fréquemment des objets en chute libre, comme les fruits qui tombent d'un arbre ou les objets lâchés d'une certaine hauteur. Pourquoi ces objets sont-ils en chute libre ? À première vue, on pourrait croire qu'ils tombent à vitesse constante, autrement dit, qu'ils n'accélèrent pas. Or, en réalité, tout objet en chute libre subit une accélération constante. C'est ce qui explique le mouvement de chute libre, y compris les exemples de mouvement rectiligne non uniforme. Comment démontrer que les objets en chute libre subissent une accélération constante , ou une augmentation de leur vitesse ?
Dans la vie quotidienne, nous rencontrons souvent des objets qui effectuent un mouvement circulaire régulier. L'aiguille des secondes, l'aiguille des minutes et l'aiguille des heures d'une horloge analogique en sont des exemples . L'aiguille des secondes effectue toujours une rotation de 360 ° en 60 secondes (une minute), soit une rotation de 6 ° en une seconde. L'aiguille des minutes effectue toujours une rotation de 360 ° en 60 minutes (une heure), soit une rotation de 6 ° en une minute. L'aiguille des heures effectue également toujours une rotation de 360 ° en 24 heures (un jour). Si un objet se déplace en cercle régulier, comme l'aiguille des secondes, l'aiguille des minutes ou l'aiguille des heures d'une horloge, on dit qu'il effectue un mouvement circulaire. Pouvez-vous citer d'autres exemples d'objets qui effectuent un mouvement circulaire ?
Les grandeurs physiques du mouvement circulaire comprennent le déplacement angulaire, la vitesse angulaire et l'accélération angulaire.
Le déplacement dans un mouvement circulaire est appelé déplacement angulaire. Le déplacement angulaire, qui inclut des grandeurs vectorielles, possède donc une magnitude et une direction. La direction du déplacement angulaire est généralement exprimée dans le sens horaire (horaire ou antihoraire).
Il existe trois unités de déplacement angulaire. La première est le degré (°). Une circonférence du cercle est égale à 360°.oDeuxièmement, la révolution. Une circonférence du cercle correspond à une révolution. Troisièmement, les radians. Observez la figure ci-dessous. Si un objet se déplace sur un cercle, alors r = le rayon du cercle, x = la longueur de la trajectoire circulaire parcourue par l'objet = la circonférence du cercle.
Un objet dont le mouvement parabolique possède toujours une vitesse initiale. Puisque le mouvement parabolique combine des mouvements horizontaux et verticaux, la vitesse initiale comporte également des composantes horizontales et verticales.
Si l'objet se déplace de manière parabolique comme dans les figures 1 et 3, alors la vitesse initiale dans la direction horizontale (v ox ) et la vitesse initiale dans la direction verticale (v oy ) sont calculées à l'aide de l'équation :
La force est ce qui provoque l'accélération d'un objet. Autrement dit, la force est ce qui met en mouvement, arrête ou modifie la direction du mouvement d'un objet. La force est une grandeur vectorielle et possède donc une magnitude et une direction. Son symbole est F (force). F est le symbole générique de la force. Il existe plusieurs types de forces et toutes ne sont pas représentées par le symbole F. L'unité du Système international d'unités (SI) est le kilogramme-mètre par seconde au carré (kg·m/s²), également appelé newton (N).
La force résultante (ΣF) est la somme de toutes les forces agissant sur un objet. La force étant une grandeur vectorielle, la force totale se calcule selon la règle de l'addition vectorielle.
Le frottement est une force de frottement qui s'exerce entre les surfaces d'objets en contact. Dans ce chapitre, la force de frottement étudiée est celle qui agit entre deux surfaces solides en contact. On peut citer comme exemples le frottement entre la base d'une poutre et le sol, le frottement entre la semelle d'une chaussure et le sol, ou encore le frottement entre les roues d'une voiture et la chaussée.
La force de frottement s'exerce toujours à la surface des objets solides en contact, même si ces objets sont parfaitement lisses. En réalité, à l'échelle microscopique, même les surfaces lisses présentent une rugosité importante. Lorsqu'un objet se déplace, ces aspérités microscopiques entravent son mouvement. À l'échelle atomique, une protubérance à la surface rapproche les atomes de ces surfaces, permettant ainsi aux forces électriques interatomiques de former des liaisons chimiques, assurant la cohésion entre deux surfaces d'un objet en mouvement. Lorsqu'un objet se déplace, par exemple lorsqu'on pousse un livre sur une table, son mouvement rencontre des obstacles et finit par s'arrêter. Ce phénomène est dû à la formation et à la rupture de ces liaisons.
Concernant les lois de Newton, on apprend que tout objet initialement au repos se met en mouvement, ou qu'un objet initialement en mouvement s'arrête, s'il existe une force qui le met en mouvement ou l'arrête. Pourquoi un fruit tombe-t-il vers la surface de la Terre après avoir été détaché de sa tige ? Les lois de Newton stipulent que si un fruit bouge, c'est qu'une force s'exerce sur lui. La force qui fait tomber un fruit, ou tout autre objet, vers la surface de la Terre est appelée la force de gravité.
Lorsque vous poussez un livre sur une table jusqu'à ce qu'il bouge, votre main le touche. De même, lorsque vous attachez un objet avec une corde, puis que vous tirez dessus jusqu'à ce qu'il bouge, votre main touche la corde et la corde touche l'objet. Dans ce cas, la force de poussée, la force de traction, la tension de la corde et les forces similaires sont appelées forces de contact. La force gravitationnelle terrestre qui attire les fruits tombant vers la surface de la Terre, ou encore la force gravitationnelle qui maintient la Lune en orbite autour de la Terre, s'exerce sans contact direct entre la Terre, les fruits et la Lune.
Par conséquent, les forces gravitationnelles, ou des forces similaires, sont qualifiées de forces à distance. Comment des fruits et la Lune pourraient-ils « tomber » vers la Terre sans qu'il y ait contact direct entre la Terre, les fruits et la Lune ? Les scientifiques, y compris Newton , ont eu du mal à concevoir le concept de force à distance. Afin de mieux appréhender ce concept, la notion de champ a été introduite.