Chapitre 5 – Mouvement et trajectoire | 2nde Bac Pro MAMA | Physique-Chimie | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, format manuel scolaire
Maxime, opérateur dans une menuiserie d'art à Reims, doit former un nouvel apprenti à la lecture des trajectoires de différents outils. Il filme avec un appareil photo plusieurs phases de découpe : scie sauteuse en ligne droite, ponceuse orbitale, et scie circulaire. La chronophotographie capture une image toutes les 0,1 s.
Chaque point rouge représente la position de la pointe de l'outil à un instant donné. L'écart entre 2 points donne une indication sur la vitesse.
| Position | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Distance depuis le départ (cm) | 0 | 5,0 | 10,0 | 15,0 | 20,0 | 25,0 |
| Temps t (s) | 0 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 |
a) Définir « trajectoire » et « référentiel » avec ses propres mots.
b) Citer les 3 grands types de trajectoires.
c) Que signifie « chronophotographie » ?
a) Trajectoire = ligne décrite par un point en mouvement. Référentiel = objet ou repère par rapport auquel on étudie le mouvement.
b) Rectiligne (droite), circulaire (cercle), curviligne (courbe quelconque).
c) Une chronophotographie est une série de photos prises à intervalles de temps réguliers, qui permet de visualiser les positions successives d'un objet en mouvement.
Pour chacune des 3 chronophotographies (A, B, C), identifier le type de trajectoire.
A — Scie sauteuse : trajectoire rectiligne (les points sont alignés sur une droite).
B — Ponceuse orbitale : trajectoire circulaire (les points sont sur un cercle).
C — Découpe en arc : trajectoire curviligne (courbe non rectiligne et non circulaire entière).
Sur l'image A, les points sont à intervalles égaux. Que peut-on en conclure sur la vitesse de la scie ? Comment appelle-t-on ce type de mouvement ?
Les écarts égaux entre les positions, à intervalles de temps égaux, signifient que la vitesse est constante.
Mouvement = trajectoire rectiligne + vitesse constante = mouvement rectiligne uniforme (MRU).
D'après le tableau de mesures (image A), calculer la vitesse de la scie sauteuse en cm/s, puis en m/s.
Distance totale : 25 cm en 0,5 s.
\(v = \dfrac{25}{0{,}5} = \mathbf{50 \text{ cm/s}} = 0{,}50 \text{ m/s}\)
Vérification entre 2 positions : 5 cm en 0,1 s = 50 cm/s ✔ (vitesse bien constante).
Sur l'image B (ponceuse orbitale), on voit 6 positions sur un cercle de diamètre 4 cm.
a) Quelle est la trajectoire dans le référentiel de la pièce de bois ?
b) Quelle est la trajectoire d'un même point de la ponceuse dans le référentiel de la ponceuse elle-même ?
a) Dans le référentiel de la pièce, la pointe de la ponceuse décrit un cercle (mouvement circulaire).
b) Dans le référentiel de la ponceuse, le même point est immobile (il appartient à la machine).
Important : la trajectoire dépend du référentiel choisi.
Si la ponceuse fait 1 tour en 0,6 s (6 positions × 0,1 s), calculer :
a) Sa fréquence de rotation f en tours/seconde puis en tours/min.
b) Le périmètre du cercle (rayon = 2 cm).
c) La vitesse linéaire d'un point sur le bord du plateau.
a) f = 1 tour / 0,6 s ≈ 1,67 tour/s = 100 tours/min.
b) Périmètre : 2π × 0,02 = 0,126 m.
c) Vitesse linéaire : 0,126 m / 0,6 s = 0,21 m/s ou v = 2π × R × f = 2π × 0,02 × 1,67 ≈ 0,21 m/s ✔
Sur l'image C (découpe en arc), on voit que les points se rapprochent au sommet de la courbe puis s'écartent en redescendant. Que peut-on en conclure ?
Si l'écart entre 2 positions consécutives diminue, cela signifie que la vitesse diminue (mouvement décéléré). En remontée vers le sommet, la scie ralentit (l'opérateur ralentit dans la courbe pour rester précis). Au sommet, elle est à sa vitesse minimale. En redescendant, elle accélère.
C'est typique d'une découpe de courbe à main : on ralentit dans les virages.
Maxime demande à l'apprenti de remplir un tableau récapitulatif. Compléter et écrire 2-3 phrases d'analyse.
| Outil | Trajectoire | Vitesse | Type de mouvement |
|---|---|---|---|
| Scie sauteuse | ... | ... | ... |
| Ponceuse orbitale | ... | ... | ... |
| Découpe en arc | ... | ... | ... |
| Outil | Trajectoire | Vitesse | Type de mouvement |
|---|---|---|---|
| Scie sauteuse | Rectiligne | Constante (≈ 0,50 m/s) | Rectiligne uniforme (MRU) |
| Ponceuse | Circulaire | Constante (1,67 tr/s) | Circulaire uniforme |
| Découpe arc | Curviligne | Variable (ralentit puis accélère) | Curviligne non uniforme |
Analyse : Pour une coupe rectiligne précise, on cherche un MRU (vitesse régulière). Pour une coupe en courbe, on accepte une vitesse variable mais il faut maintenir un contrôle constant. Les outils orbitaux comme la ponceuse créent un mouvement complexe combinant rotation rapide et translation lente.
Le foret d'une perceuse-visseuse tourne à 1 200 tr/min. Pour percer un trou de 10 mm de profondeur dans du bois à une vitesse d'avance de 5 mm/s, combien de tours fait le foret pendant la perforation ?
Temps de perçage : t = 10/5 = 2 s.
Fréquence : 1 200 tr/min = 20 tr/s. Pendant 2 s : 20 × 2 = 40 tours.
Cela explique pourquoi les copeaux sortent en hélice : ils suivent le filet du foret pendant les 40 tours.
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (Référentiel), §2 (Trajectoire), §4 (Types de mouvements) et §5 (Chronophotographie) de la leçon Ch05.