Chapitre 7 – Mouvement et vitesse

3e prépa-métiers | Physique-Chimie | Mouvement et interactions

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

Avant de commencer, tu dois savoir…

Lire une règle graduée : trouver le nombre qui est en face d'un point (maths).
Faire une multiplication et une division à la calculatrice (maths).
Les unités : 1 km = 1 000 m ; 1 h = 60 min ; 1 min = 60 s, donc 1 h = 3 600 s.

Objectifs du chapitre :

C1 – Décrire la trajectoire d'un objet (rectiligne, circulaire, quelconque) à partir d'une chronophotographie ou d'une situation.
C2 – Dire si un mouvement est uniforme, accéléré ou ralenti à partir des écarts entre les positions.
C3 – Expliquer qu'un mouvement dépend de l'objet de référence choisi (relativité du mouvement).
C4 – Calculer une vitesse moyenne avec v = d / t et l'exprimer avec son unité.
C5 – Calculer une distance ou une durée à partir de la vitesse ; convertir des km/h en m/s et inversement.

1. Situation d'entrée — Dans le bus

Situation — Bouge ou bouge pas ?

Yanis est assis dans le bus. Le bus roule en ville.

Son copain, assis à côté de lui, dit : « Toi, tu ne bouges pas. »

Sa sœur, debout sur le trottoir, le voit passer. Elle dit : « Yanis bouge ! »

Question 1 : qui a raison, le copain ou la sœur ?
Question 2 : en ville, le bus roule au plus à 50 km/h. Combien de mètres parcourt-il en 1 seconde à cette vitesse ?

Les réponses sont à la fin de la section 6.

2. La trajectoire (C1)

Définition La trajectoire d'un objet, c'est le chemin qu'il suit quand il bouge.
On la décrit par sa forme :

une ligne droite → trajectoire rectiligne ;
un cercle (ou un morceau de cercle) → trajectoire circulaire ;
une autre courbe → trajectoire quelconque.

Les trois formes de trajectoire. Le trait en pointillés montre le chemin suivi par l'objet.

Définition Une chronophotographie, c'est plusieurs photos d'un objet superposées sur une seule image.
Les photos sont prises à intervalles de temps égaux : par exemple, une photo toutes les 0,5 s.
Chaque point montre la position de l'objet (l'endroit où il est) à un instant.

Méthode Décrire une trajectoire sur une chronophotographie

Je relie les points dans l'ordre, au crayon.

Je regarde la forme du trait obtenu.

Ligne droite : rectiligne. Cercle : circulaire. Autre courbe : quelconque.

Exemple : on filme un ballon de basket lancé vers le panier. On garde une image toutes les 0,1 s.

Chronophotographie du ballon : les points sont reliés en pointillés.

Je relie les points dans l'ordre.

Le trait monte, puis redescend : il forme une arche. Ce n'est ni une droite, ni un cercle.

La trajectoire du ballon est quelconque.

Astuce : pour une situation sans image, imagine le trait que laisserait l'objet s'il avait de la peinture. Un ascenseur laisse un trait droit (vertical) : sa trajectoire est rectiligne.

À toi (C1)

Voici la chronophotographie d'une cabine de grande roue, vue de face. Une photo est prise toutes les 5 s.

Les positions de la cabine (points non reliés).

Quelle est la trajectoire de la cabine : rectiligne, circulaire ou quelconque ?

Je relie les points dans l'ordre : ils forment un cercle autour de l'axe.
La trajectoire de la cabine est circulaire.

3. Uniforme, accéléré ou ralenti (C2)

Définition Sur une chronophotographie, on regarde les écarts entre deux points qui se suivent (les distances entre eux).

Les écarts sont égaux → le mouvement est uniforme : la vitesse ne change pas.
Les écarts augmentent → le mouvement est accéléré : l'objet va de plus en plus vite.
Les écarts diminuent → le mouvement est ralenti : l'objet va de moins en moins vite.

Entre deux points, il s'écoule toujours la même durée. Seuls les écarts changent.

Méthode Dire si un mouvement est uniforme, accéléré ou ralenti

Je vérifie que les photos sont prises à intervalles de temps égaux.

Je lis la position de chaque point sur la règle graduée.

Je calcule chaque écart : position suivante moins position d'avant.

Écarts égaux : uniforme. Écarts qui augmentent : accéléré. Écarts qui diminuent : ralenti.

Exemple : un scooter démarre à un feu vert, en ligne droite. On note sa position toutes les secondes.

Positions du scooter lues sur la règle graduée en mètres.

Un point toutes les secondes : les intervalles de temps sont égaux.

Positions : 0 m ; 1 m ; 4 m ; 9 m ; 16 m.

Écarts : 1 − 0 = 1 m ; 4 − 1 = 3 m ; 9 − 4 = 5 m ; 16 − 9 = 7 m.

Les écarts augmentent : le mouvement est accéléré. Avec la trajectoire : le scooter a un mouvement rectiligne accéléré.

Exemple 2 : sur un tapis roulant d'aéroport, une valise avance toujours de la même distance chaque seconde. Les écarts sont égaux : son mouvement est rectiligne uniforme.

Attention

On compare les écarts entre les points, pas les positions. Les positions augmentent toujours quand l'objet avance.
Les deux mots se complètent : la trajectoire (rectiligne, circulaire, quelconque) + la vitesse (uniforme, accéléré, ralenti). Exemple : « rectiligne ralenti ».

À toi (C2)

Une voiture roule en ligne droite et s'arrête à un feu rouge. On note sa position toutes les 0,5 s.

Positions de la voiture lues sur la règle graduée en mètres.

a) Lis les cinq positions.
b) Calcule les quatre écarts.
c) Le mouvement est-il uniforme, accéléré ou ralenti ?

a) Positions : 0 m ; 8 m ; 14 m ; 18 m ; 20 m.
b) Écarts : 8 − 0 = 8 m ; 14 − 8 = 6 m ; 18 − 14 = 4 m ; 20 − 18 = 2 m.
c) Les écarts diminuent : le mouvement est ralenti (rectiligne ralenti). C'est normal : la voiture freine.

4. Bouger… par rapport à quoi ? (C3)

Définition Pour dire si un objet bouge, on le compare à un autre objet : l'objet de référence.

Si la position de l'objet change par rapport à l'objet de référence → il est en mouvement.
Si sa position ne change pas → il est immobile (on dit aussi « au repos »).

À savoir Un même objet peut être immobile par rapport à un objet de référence, et en mouvement par rapport à un autre.
On dit que le mouvement est relatif : il dépend de l'objet de référence choisi.
Il faut donc toujours nommer l'objet de référence : « par rapport au quai », « par rapport au bus »…

Le même Yanis, au même moment : en mouvement par rapport au quai, immobile par rapport au bus.

Méthode Dire si un objet est en mouvement ou immobile

Je nomme l'objet de référence : « par rapport à … ».

Je regarde si la position de l'objet change par rapport à lui (il s'approche, il s'éloigne, il passe devant…).

Elle change : en mouvement. Elle ne change pas : immobile.

Exemple : Yanis est assis dans le bus qui roule.

Objet de référence : le quai. Yanis s'éloigne de l'arrêt : il est en mouvement par rapport au quai.

Objet de référence : le bus. Yanis reste sur son siège : il est immobile par rapport au bus.

Les deux phrases sont vraies : cela dépend de l'objet de référence.

Astuce : tu es dans un train arrêté en gare. Le train d'à côté démarre. Tu as l'impression que ton train recule ! Ton cerveau a pris l'autre train comme objet de référence. Regarde le quai : il ne bouge pas par rapport à toi, donc ton train est bien arrêté.

À toi (C3)

Léa est debout, sans marcher, sur le tapis roulant d'un aéroport. Le tapis avance.
a) Par rapport au tapis, Léa est-elle en mouvement ou immobile ?
b) Par rapport au sol de l'aéroport, Léa est-elle en mouvement ou immobile ?

a) Léa reste toujours au même endroit du tapis : elle est immobile par rapport au tapis.
b) Léa avance le long du couloir, sa position change par rapport au sol : elle est en mouvement par rapport au sol.

5. La vitesse moyenne (C4)

Définition La vitesse dit quelle distance un objet parcourt pendant une durée donnée.
La vitesse moyenne se calcule avec la formule :

v = d / t

v : la vitesse ;
d : la distance parcourue ;
t : la durée du trajet.

Le trait / veut dire « divisé par ». À la calculatrice, on tape la touche ÷.

Si la distance est en…	et la durée en…	alors la vitesse est en…
mètres (m)	secondes (s)	mètres par seconde (m/s)
kilomètres (km)	heures (h)	kilomètres par heure (km/h)

Méthode Calculer une vitesse moyenne

J'écris la distance d et la durée t, avec leurs unités.

J'écris la formule : v = d / t.

Je remplace d et t par leurs valeurs.

Je calcule à la calculatrice.

J'écris le résultat avec son unité (m/s ou km/h).

Exemple : le record du monde du 100 m est détenu par Usain Bolt. Il a couru 100 m en 9,58 s (Berlin, 16 août 2009).

Le 100 m d'Usain Bolt : la distance et la durée de la course.

d = 100 m ; t = 9,58 s.

v = d / t

v = 100 / 9,58

À la calculatrice : 100 ÷ 9,58 ≈ 10,4

v ≈ 10,4 m/s (mètres en secondes : la vitesse est en m/s). Usain Bolt a parcouru environ 10,4 m chaque seconde, en moyenne.

Source : World Athletics (fédération internationale d'athlétisme), records du monde, championnats du monde de Berlin 2009.

Attention

C'est une vitesse moyenne : au départ, Bolt allait moins vite ; au milieu de la course, il allait plus vite.
Un résultat sans unité est faux : on écrit « 10,4 m/s », pas « 10,4 ».
On divise la distance par la durée, pas l'inverse.

5.1 La vitesse a une direction, un sens et une valeur

À savoir Pour décrire complètement la vitesse d'un objet, on donne trois choses :

sa direction : la ligne sur laquelle il se déplace (la route, les rails…) ;
son sens : vers où il va sur cette ligne (vers la droite, vers le haut, vers Paris…) ;
sa valeur : le nombre avec son unité (50 km/h, 10,4 m/s…).

On la dessine par une flèche : la flèche est posée sur la direction et pointe dans le sens du mouvement.

La vitesse d'une voiture en ville : une direction, un sens, une valeur.

Astuce : sur un manège qui tourne régulièrement, la valeur de la vitesse ne change pas, mais sa direction change tout le temps : la flèche tourne avec le siège.

5.2 Quelques vitesses réelles

Situation	Vitesse
Record du monde du 100 m, femmes : Florence Griffith-Joyner, 10,49 s (1988)	environ 9,5 m/s
Record du monde du 100 m, hommes : Usain Bolt, 9,58 s (2009)	environ 10,4 m/s
Vélo à assistance électrique : le moteur s'arrête d'aider à	25 km/h
Scooter de 50 cm³ (cyclomoteur) : vitesse maximale	45 km/h
Voiture en ville (agglomération) : vitesse maximale autorisée	50 km/h
Voiture sur une route à double sens hors ville : vitesse maximale autorisée	80 km/h (90 km/h sur certaines routes)
Voiture sur autoroute : vitesse maximale autorisée	130 km/h
TGV sur ligne à grande vitesse : vitesse maximale en service	320 km/h

Sources : World Athletics, records du monde du 100 m ; Code de la route, articles R311-1 (vélo à assistance électrique, cyclomoteur), R413-2 et R413-3 (limitations de vitesse) ; SNCF, vitesse commerciale des TGV sur ligne à grande vitesse.

À toi (C4)

Florence Griffith-Joyner a couru 100 m en 10,49 s.
Calcule sa vitesse moyenne. Arrondis au dixième.

d = 100 m ; t = 10,49 s.
v = d / t = 100 / 10,49 ≈ 9,5 m/s.

À toi (C4)

Inès va au lycée à vélo. Elle parcourt 6 km en 0,5 h (une demi-heure).
Calcule sa vitesse moyenne, en km/h.

d = 6 km ; t = 0,5 h.
v = d / t = 6 / 0,5 = 12 km/h (kilomètres en heures : la vitesse est en km/h).

6. Distance, durée et conversions (C5)

À savoir La même relation s'écrit de trois façons. On choisit celle qui donne ce qu'on cherche :

je cherche la vitesse : v = d / t ;
je cherche la distance : d = v × t ;
je cherche la durée : t = d / v.

Le triangle d = v × t : un moyen de retrouver les trois formules.

Méthode Calculer une distance ou une durée

J'écris ce que je connais (avec les unités) et ce que je cherche.

Je vérifie que les unités vont ensemble : km/h avec km et h ; m/s avec m et s.

Je choisis la formule avec le triangle : d = v × t ou t = d / v.

Je remplace, je calcule, j'écris l'unité.

Exemple 1 (une distance) : une voiture roule sur l'autoroute à 130 km/h pendant 2 h. Quelle distance parcourt-elle ?

Je connais v = 130 km/h et t = 2 h. Je cherche d.

km/h avec des h : les unités vont ensemble.

Je cache d : d = v × t.

d = 130 × 2 = 260 km.

Exemple 2 (une durée) : Malik va à son stage à vélo électrique, à 25 km/h. Le trajet fait 10 km. Combien de temps dure-t-il ?

Le trajet de Malik : on connaît la distance et la vitesse, on cherche la durée.

Je connais v = 25 km/h et d = 10 km. Je cherche t.

km/h avec des km : les unités vont ensemble.

Je cache t : t = d / v.

t = 10 / 25 = 0,4 h. En minutes : 0,4 × 60 = 24 min.

Attention 0,4 h ne veut pas dire 40 min ! Une heure a 60 minutes, pas 100. Pour passer des heures aux minutes, on multiplie par 60.

6.1 Convertir des km/h en m/s (et l'inverse)

Pourquoi 3,6 ? Un objet qui roule à 1 m/s parcourt 1 m chaque seconde.
En 1 h, il y a 3 600 s : il parcourt donc 3 600 m, c'est-à-dire 3,6 km.
Donc 1 m/s = 3,6 km/h.

Des km/h vers les m/s : on divise par 3,6. Des m/s vers les km/h : on multiplie par 3,6.

Méthode Convertir une vitesse

Je regarde l'unité de départ et l'unité voulue.

km/h → m/s : je divise par 3,6. m/s → km/h : je multiplie par 3,6.

Je vérifie : le nombre en m/s est toujours plus petit que le nombre en km/h.

Exemple : un scooter de 50 cm³ roule au plus à 45 km/h. Combien cela fait-il en m/s ?

On part des km/h, on veut des m/s.

Je divise par 3,6 : 45 ÷ 3,6 = 12,5 m/s.

12,5 est plus petit que 45 : c'est cohérent. Le scooter parcourt 12,5 m chaque seconde.

À toi (C5)

Sur une route hors ville, la vitesse est limitée à 80 km/h.
Convertis cette vitesse en m/s. Arrondis au dixième.

km/h → m/s : je divise par 3,6.
80 ÷ 3,6 ≈ 22,2 m/s. La voiture parcourt environ 22 m chaque seconde.

À toi (C5)

Usain Bolt a couru à 10,4 m/s en moyenne.
Convertis cette vitesse en km/h. Arrondis à l'unité.

m/s → km/h : je multiplie par 3,6.
10,4 × 3,6 = 37,44, soit environ 37 km/h. Plus vite qu'un vélo électrique quand son moteur s'arrête d'aider (25 km/h) !

À toi (C5)

Un TGV roule à 320 km/h pendant 0,5 h (une demi-heure).
Quelle distance parcourt-il ?

Je cherche d : d = v × t.
d = 320 × 0,5 = 160 km.

Réponse à la situation d'entrée :

Les deux ont raison. Par rapport au bus (objet de référence du copain), Yanis est immobile. Par rapport au trottoir (objet de référence de la sœur), Yanis est en mouvement. Le mouvement dépend de l'objet de référence.

50 km/h en m/s : 50 ÷ 3,6 ≈ 13,9 m/s. Le bus parcourt presque 14 m en 1 seconde : la longueur de trois voitures environ. Une seconde d'inattention en ville, c'est déjà 14 m parcourus sans regarder.

7. L'essentiel à retenir

À retenir :

La trajectoire est le chemin suivi : rectiligne (droite), circulaire (cercle) ou quelconque (autre courbe).
Sur une chronophotographie (photos à intervalles de temps égaux) : écarts égaux → uniforme ; écarts qui augmentent → accéléré ; écarts qui diminuent → ralenti.
Un objet est en mouvement ou immobile par rapport à un objet de référence. Il faut toujours le nommer.
La vitesse a une direction, un sens et une valeur.
Vitesse moyenne : v = d / t. Distance : d = v × t. Durée : t = d / v.
Unités : m et s → m/s ; km et h → km/h.
km/h ÷ 3,6 → m/s ; m/s × 3,6 → km/h.

Erreurs fréquentes

Dire « il bouge » sans dire par rapport à quoi : il faut nommer l'objet de référence.
Comparer les positions au lieu des écarts : ce sont les écarts entre deux points qui disent si le mouvement est uniforme, accéléré ou ralenti.
Calculer t / d au lieu de d / t : la vitesse, c'est la distance divisée par la durée.
Oublier l'unité : « 12 » ne veut rien dire ; « 12 km/h » oui.
Mélanger les unités : des km avec des secondes, par exemple. Les km vont avec les h, les m avec les s.
Croire que 0,4 h = 40 min : on multiplie par 60, donc 0,4 h = 24 min.
Se tromper de sens dans la conversion : en m/s, le nombre est toujours plus petit qu'en km/h.