Mouvement : vitesse et trajectoire

Pour décrire un mouvement, il faut choisir un objet de référence appelé référentiel. Un passager assis dans un train est immobile par rapport au train, mais en mouvement par rapport au quai. Le mouvement dépend donc du point de vue. En physique, on utilise des référentiels terrestre, géocentrique ou héliocentrique selon l’échelle du phénomène étudié.

La trajectoire d’un point est l’ensemble des positions successives qu’il occupe au cours du mouvement. Elle peut être rectiligne (ligne droite), curviligne (courbe quelconque) ou circulaire (cercle). Par exemple, une voiture sur une route droite a une trajectoire rectiligne, tandis qu’un satellite décrit une trajectoire circulaire autour de la Terre. La trajectoire dépend aussi du référentiel : la valve d’une roue de vélo décrit une cycloïde par rapport au sol, mais un cercle par rapport au cadre.

La vitesse moyenne v d’un objet est le quotient de la distance parcourue d par la durée du parcours Δt. Elle s’exprime en mètre par seconde (m/s) ou en kilomètre par heure (km/h). Pour passer des m/s aux km/h, on multiplie par 3,6. La vitesse instantanée, lue sur un compteur, est la vitesse à un instant précis. Une vitesse constante signifie que l’objet parcourt des distances égales pendant des durées égales.

On caractérise un mouvement par sa trajectoire et l’évolution de sa vitesse. Un mouvement rectiligne uniforme a une trajectoire droite et une vitesse constante. Un mouvement circulaire uniforme a une trajectoire en cercle et une vitesse constante. Si la vitesse varie, le mouvement est accéléré ou ralenti. Par exemple, une voiture qui roule à 90 km/h sur une autoroute droite est en mouvement rectiligne uniforme.