3e prépa-métiers | Physique-Chimie | Mouvement et interactions
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Pour chaque objet, écris la forme de sa trajectoire : rectiligne, circulaire ou quelconque. Le premier est fait pour toi.
1. Une ligne droite : rectiligne.
2. Le siège fait des tours autour de l'axe : un cercle, circulaire.
3. Le ballon monte puis redescend en arche : quelconque.
4. La pointe de l'aiguille fait le tour du cadran : un cercle, circulaire.
5. La pomme tombe en ligne droite (verticale) : rectiligne.
6. Le papillon fait des virages dans tous les sens : quelconque.
Voici trois chronophotographies. Les points ne sont pas reliés.
1. Les points de A sont sur une ligne droite : trajectoire rectiligne.
2. Les points de B forment un cercle autour de l'axe : trajectoire circulaire.
3. Les points de C montent puis redescendent en arche : ni droite, ni cercle, trajectoire quelconque.
Sur des chronophotographies, on a mesuré les écarts entre deux points qui se suivent. Les photos sont prises à intervalles de temps égaux.
| Objet | Écarts entre les points (en cm) | Les écarts sont… | Le mouvement est… |
|---|---|---|---|
| Exemple : une bille | 2 ; 2 ; 2 ; 2 | égaux | uniforme |
| 1. Une voiture qui démarre | 1 ; 2 ; 3 ; 4 | ||
| 2. Un vélo qui freine | 5 ; 4 ; 2 ; 1 | ||
| 3. Un train qui roule régulièrement | 8 ; 8 ; 8 ; 8 | ||
| 4. Un ballon qui roule dans l'herbe | 6 ; 4 ; 3 ; 1 | ||
| 5. Une pomme qui tombe | 1 ; 3 ; 5 ; 7 |
1. Les écarts augmentent : accéléré.
2. Les écarts diminuent : ralenti.
3. Les écarts sont égaux : uniforme.
4. Les écarts diminuent : ralenti (l'herbe freine le ballon).
5. Les écarts augmentent : accéléré (la pomme va de plus en plus vite en tombant).
Hugo roule en trottinette sur un trottoir tout droit. On note sa position toutes les secondes.
| Instant | 0 s | 1 s | 2 s | 3 s | 4 s |
|---|---|---|---|---|---|
| Position (m) | 0 |
1. Positions : 0 m ; 3 m ; 6 m ; 9 m ; 12 m.
2. Écarts : 3 − 0 = 3 m ; 6 − 3 = 3 m ; 9 − 6 = 3 m ; 12 − 9 = 3 m.
3. Les écarts sont égaux : le mouvement est uniforme. Le trottoir est droit : Hugo a un mouvement rectiligne uniforme.
Pour chaque ligne, écris en mouvement ou immobile. Le premier est fait pour toi.
| Objet | Objet de référence | En mouvement ou immobile ? |
|---|---|---|
| Exemple : Yanis, assis dans le bus qui roule | le bus | immobile |
| 1. Yanis, assis dans le bus qui roule | le trottoir | |
| 2. Inès, dans l'ascenseur qui monte | la cabine de l'ascenseur | |
| 3. Inès, dans l'ascenseur qui monte | le bâtiment | |
| 4. Un arbre au bord de la route | le sol | |
| 5. Un arbre au bord de la route | une voiture qui passe |
1. Yanis s'éloigne des maisons et des arrêts : en mouvement par rapport au trottoir.
2. Inès reste au même endroit dans la cabine : immobile par rapport à la cabine.
3. Inès passe d'un étage à l'autre : en mouvement par rapport au bâtiment.
4. L'arbre reste planté au même endroit : immobile par rapport au sol.
5. Vu de la voiture, l'arbre s'approche puis s'éloigne : en mouvement par rapport à la voiture.
Lignes 4 et 5 : le même arbre est immobile ou en mouvement. Cela dépend de l'objet de référence.
Sofia est assise sur un cheval de bois. Le manège tourne. Son père la regarde, debout sur le sol, à côté du manège.
1. Sofia reste assise au même endroit sur le cheval : immobile par rapport au cheval de bois.
2. Sofia passe devant son père, puis s'éloigne, puis revient : sa position change. Elle est en mouvement par rapport à son père (et par rapport au sol).
3. Les deux ont raison. Sofia parle par rapport au cheval (ou au manège) ; son père parle par rapport au sol. Le mouvement dépend de l'objet de référence.
Le TGV roule à 320 km/h sur des rails droits. L'ascenseur monte à 1 m/s. La flèche verte montre la vitesse.
| Direction | Sens | Valeur | |
|---|---|---|---|
| A. Le TGV | les rails (horizontale) | ||
| B. L'ascenseur |
1.
| Direction | Sens | Valeur | |
|---|---|---|---|
| A. Le TGV | les rails (horizontale) | vers la gauche | 320 km/h |
| B. L'ascenseur | la cage (verticale) | vers le haut | 1 m/s |
2. L'ascenseur reste dans la même cage verticale (même direction) et va toujours à 1 m/s (même valeur). Seul le sens change : vers le bas. La flèche pointe maintenant vers le bas.
Hugo roule en trottinette. Il parcourt 20 m en 4 s.
À toi pour un autre trajet : un car parcourt 120 km en 2 h.
1. d = 20 m ; t = 4 s.
2. v = d / t.
3. v = 20 / 4.
4. v = 5 m/s (mètres et secondes : m/s). Hugo parcourt 5 m chaque seconde.
5. d = 120 km ; t = 2 h. v = d / t = 120 / 2 = 60 km/h (kilomètres et heures : km/h).
Calcule la vitesse moyenne de chaque trajet avec v = d / t. Le premier est fait pour toi.
| Trajet | Distance d | Durée t | Calcul v = d / t | Vitesse avec l'unité |
|---|---|---|---|---|
| Exemple : un coureur | 60 m | 10 s | 60 / 10 = 6 | 6 m/s |
| 1. Un scooter | 90 km | 2 h | ||
| 2. Une élève sur la piste | 400 m | 80 s | ||
| 3. Un bus | 150 km | 3 h | ||
| 4. Un chien qui court | 45 m | 5 s |
1. 90 / 2 = 45 → 45 km/h.
2. 400 / 80 = 5 → 5 m/s.
3. 150 / 3 = 50 → 50 km/h.
4. 45 / 5 = 9 → 9 m/s.
Convertis chaque vitesse. Le premier est fait pour toi.
1. 72 ÷ 3,6 = 20 m/s.
2. 18 ÷ 3,6 = 5 m/s.
3. 90 ÷ 3,6 = 25 m/s.
4. 5 × 3,6 = 18 km/h.
5. 15 × 3,6 = 54 km/h.
Vérification : à chaque ligne, le nombre en m/s est plus petit que le nombre en km/h.
Pour chaque question, j'utilise le triangle : je cache la lettre que je cherche.
1. d = 15 × 2 = 30 km.
2. Je cherche d : d = v × t = 50 × 0,5 = 25 km.
3. t = 160 / 80 = 2 h.
4. Je cherche t : t = d / v = 60 / 20 = 3 h.
Un cycliste démarre sur une piste toute droite. On note sa position toutes les secondes.
1. Les points sont sur une ligne droite : trajectoire rectiligne.
2. Positions : 0 m ; 1 m ; 4 m ; 9 m ; 14 m ; 19 m.
Écarts : 1 − 0 = 1 m ; 4 − 1 = 3 m ; 9 − 4 = 5 m ; 14 − 9 = 5 m ; 19 − 14 = 5 m.
3. De 0 s à 3 s, les écarts augmentent (1 m, puis 3 m, puis 5 m) : mouvement accéléré. Le cycliste démarre.
4. De 3 s à 5 s, les écarts sont égaux (5 m et 5 m) : mouvement uniforme.
5. Il parcourt 5 m chaque seconde, c'est-à-dire qu'il roule à 5 m/s.
Bilan : un même trajet peut avoir plusieurs parties. Ici : rectiligne accéléré, puis rectiligne uniforme.
Sami est assis dans le train A, arrêté le long du quai. Sur la voie d'à côté, le train B démarre. Sami regarde par la fenêtre le train B : il a l'impression que son train recule !
1. Le train A ne s'éloigne pas du pilier : il est immobile par rapport au quai.
2. Le train B avance : la distance entre Sami et l'avant du train B change. Sami est en mouvement par rapport au train B.
3. Son cerveau a pris le train B comme objet de référence. Par rapport au train B, Sami part vers l'arrière : il croit que son train recule.
4. Il doit regarder un objet fixe du quai (le pilier, un panneau). Si sa position ne change pas par rapport au pilier, son train est bien arrêté.
Voici trois records du monde d'athlétisme.
| Athlète | Course | Durée | Lieu et date |
|---|---|---|---|
| Usain Bolt | 100 m | 9,58 s | Berlin, 16 août 2009 |
| Usain Bolt | 200 m | 19,19 s | Berlin, 20 août 2009 |
| Florence Griffith-Joyner | 100 m | 10,49 s | Indianapolis, 16 juillet 1988 |
Source : World Athletics (fédération internationale d'athlétisme), records du monde.
1. v = d / t.
2. Arrondies au dixième, les deux vitesses sont les mêmes : 10,4 m/s. Bolt a gardé presque la même vitesse moyenne sur une course deux fois plus longue.
3. m/s → km/h : je multiplie par 3,6. 9,5 × 3,6 = 34,2, soit environ 34 km/h.
4. Oui : 34 km/h est plus grand que 25 km/h. En moyenne, elle courait plus vite qu'un vélo électrique quand son moteur s'arrête d'aider.
Trois élèves vont au collège. Chacun a mesuré son trajet.
| Élève | Moyen de transport | Distance | Durée |
|---|---|---|---|
| Inès | à pied | 1,2 km | 0,25 h (15 min) |
| Yanis | à vélo | 3 km | 0,25 h (15 min) |
| Léo | en bus | 4 km | 0,2 h (12 min) |
1. On utilise les durées en heures (km et h → km/h).
2. Inès (4,8 km/h) → Yanis (12 km/h) → Léo (20 km/h).
3. En 15 min, Yanis parcourt une plus grande distance (3 km contre 1,2 km) : il va plus vite.
4. Non. 20 km/h est une vitesse moyenne. Le bus s'arrête, ralentit, accélère : parfois il va plus vite que 20 km/h, parfois il est arrêté.
Des élèves ont mesuré la vitesse de plusieurs véhicules, en m/s. Ils veulent savoir si chaque véhicule respecte la vitesse maximale.
| Véhicule et lieu | Vitesse mesurée | Vitesse en km/h | Vitesse maximale | Respectée ? |
|---|---|---|---|---|
| Voiture en ville | 15 m/s | 50 km/h | ||
| Voiture sur une route à double sens limitée à 80 km/h | 24 m/s | 80 km/h | ||
| Voiture sur autoroute | 35 m/s | 130 km/h | ||
| Scooter de 50 cm3 | 12 m/s | 45 km/h |
Source : Code de la route, articles R413-2 et R413-3 (limitations de vitesse) et R311-1 (cyclomoteur).
1. m/s → km/h : je multiplie par 3,6.
2.
Un conducteur regarde son téléphone. Pendant ce temps, il ne regarde pas la route, mais sa voiture continue d'avancer à la même vitesse.
| Situation | Vitesse | Durée sans regarder la route |
|---|---|---|
| A. En ville | 50 km/h | 1 s |
| B. Sur une route hors ville | 80 km/h | 2 s |
| C. Sur autoroute | 130 km/h | 2 s |
1. km/h → m/s : je divise par 3,6.
2. Je cherche d : d = v × t (m/s avec des s : les unités vont ensemble).
3. Situation C : 72 m, c'est plus que la longueur d'une piscine olympique (50 m). En 2 secondes de téléphone sur l'autoroute, la voiture avance « à l'aveugle » sur presque une piscine et demie.
Dans un aéroport, Léa pose sa valise sur un tapis roulant et reste debout à côté d'elle, sans marcher. Le tapis est tout droit. On photographie la valise toutes les 2 s.
1. Positions : 0 m ; 1,5 m ; 3 m ; 4,5 m ; 6 m. Écarts : 1,5 − 0 = 1,5 m ; 3 − 1,5 = 1,5 m ; 4,5 − 3 = 1,5 m ; 6 − 4,5 = 1,5 m. Les écarts sont égaux et les points sont alignés : mouvement rectiligne uniforme par rapport au sol.
2. De 0 s à 8 s, la valise parcourt d = 6 m en t = 8 s.
v = d / t = 6 / 8 = 0,75 m/s.
En km/h : 0,75 × 3,6 = 2,7 km/h.
3. Je cherche t : t = d / v = 60 / 0,75 = 80 s. 80 s = 60 s + 20 s = 1 min 20 s.
4. Léa reste à côté de sa valise : elle est immobile par rapport à la valise (et par rapport au tapis). Elle avance avec le tapis : elle est en mouvement par rapport au sol.
Malik fait un stage dans une entreprise. Il doit y être à 8 h 00. L'entreprise est à 6 km de chez lui. Il hésite entre deux façons d'y aller.
1. Je cherche t : t = d / v = 6 / 20 = 0,3 h. En minutes : 0,3 × 60 = 18 min (et non 30 min !).
2. 8 h 00 − 18 min = 7 h 42. Il doit partir au plus tard à 7 h 42.
3. t = d / v = 6 / 5 = 1,2 h. 1,2 h = 1 h + 0,2 h ; 0,2 × 60 = 12 min. Donc 1 h 12 min.
4. 7 h 00 + 1 h 12 min = 8 h 12. Il arrive 12 minutes en retard. À pied, il devrait partir au plus tard à 6 h 48.
5. km/h → m/s : 20 ÷ 3,6 ≈ 5,6 m/s.
Nassim a écrit sept phrases dans son compte rendu. Certaines sont fausses ou incomplètes.
| N° | Phrase de Nassim |
|---|---|
| 1 | Le chauffeur du bus est immobile. |
| 2 | Les positions de la voiture sont 0 m ; 5 m ; 10 m ; 15 m. Elles augmentent, donc le mouvement est accéléré. |
| 3 | Un cycliste parcourt 30 km en 2 h. Sa vitesse est v = 2 / 30 ≈ 0,07 km/h. |
| 4 | Le trajet dure 0,75 h, c'est-à-dire 75 min. |
| 5 | 90 km/h = 90 × 3,6 = 324 m/s. |
| 6 | Le siège d'un manège qui tourne a une trajectoire circulaire. |
| 7 | La vitesse moyenne de Bolt sur 100 m est v = 100 / 9,58 ≈ 10,4. |
1. La phrase 6 est juste : le siège tourne autour de l'axe, sa trajectoire est un cercle.
2.