Cinématique: concept et formules

Dans le domaine de la Physique Mécanique, la Cinématique étudie et décrit le mouvement des corps sans se soucier des causes de déplacement.

Grâce à la cinématique, il est possible de classer et de comparer les mouvements, tandis que la raison de l'occurrence est abordée dans la dynamique.

Concepts fondamentaux

Voir ci-dessous quelques concepts importants dans l'étude de la cinématique.

Référentiel: point qui détermine si l'objet est en mouvement ou au repos.
Mouvement: changement de position pour s'approcher ou s'éloigner du référentiel.
du repos: lorsque la position d'un objet ne change pas par rapport à un référentiel.
Trajectoire: ligne qui détermine les différentes positions de l'objet dans le temps.
Déplacement: distance parcourue entre l'espace initial et final de la trajectoire.
point matériel: corps dont les dimensions ne gênent pas l'étude du mouvement.
corps long: corps dont les dimensions sont importantes pour comprendre le mouvement.

Exemple: Un garçon à l'intérieur d'une voiture est considéré comme A et se déplace vers la droite vers la référence B, qui correspond à une fille debout près du passage pour piétons.

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Puisque B est le référentiel, on dit que A est en mouvement par rapport à B, c'est-à-dire qu'il effectue une trajectoire, car la distance qui le sépare de B varie avec le temps. A noter que le mouvement effectué par un corps dépend du référentiel adopté.

Le type de trajectoire classe le mouvement comme rectiligne, lorsque le mouvement est effectué sur une ligne droite, ou curviligne, lorsque le mouvement est effectué sur une trajectoire courbe.

Formules cinématiques

vitesse moyenne

La vitesse à laquelle le mouvement est effectué par un corps est appelée vitesse moyenne, qui peut être calculé à l'aide de la formule suivante :

$droit V avec m droit en indice espace égal au numérateur de l'espace ΔS sur l'espace du dénominateur Δt fin de la fraction égale à l'espace de position du numérateur espace final moins espace position espace initial sur dénominateur espace temps espace final moins espace temps espace initial fin de fraction$

Les termes initiaux et finaux correspondent à la période de comptage du temps, peu importe si la voiture a été arrêtée pendant un certain temps ou s'il y a eu une variation de vitesse le long du parcours.

Dans le système international (SI), l'unité de vitesse moyenne est le mètre par seconde (m/s).

Voir aussi: Formules cinématiques

accélération scalaire moyenne

Au fil du temps, la vitesse d'un corps peut changer à mesure qu'il se déplace. L'accélération d'un corps fait augmenter ou diminuer la variation de vitesse au cours d'un trajet sur une période de temps donnée.

Voici la formule pour calculer l'accélération :

$droit a avec droit m espace en indice égal au numérateur de l'espace Δv sur l'espace du dénominateur Δt fin de la fraction égale à l'espace des vitesses du numérateur espace final moins vitesse spatiale espace initial sur le dénominateur espace-temps espace final moins espace-temps espace initial fin de fraction$

Dans le système international (SI), l'unité d'accélération moyenne est le mètre par seconde au carré (m/sec²).

Voir aussi: Accélération

Mouvement uniforme (MU)

Si dans le même intervalle de temps un corps parcourt toujours la même distance, son mouvement est classé comme uniforme. Par conséquent, sa vitesse est constante et différente de zéro en cours de route.

Au Mouvement rectiligne uniforme (MRU) la vitesse ne change pas sur une trajectoire prise en ligne droite.

La position du corps sur la trajectoire peut être calculée par la fonction de position horaire :

l'espace droit S est égal à l'espace droit S avec 0 espace en indice plus l'espace droit v. t droit

Où,

S = position finale, en mètres (m)
s₀ = position initiale, en mètres (m)
v = vitesse, en mètres par seconde (m/s)
t = temps, en secondes (s)

Voir aussi: Mouvement uniforme

Mouvement uniformément varié (MUV)

Si la vitesse varie de quantités égales sur le même intervalle de temps, le mouvement est caractérisé comme uniformément varié. Par conséquent, l'accélération est constante et non nulle.

O Mouvement rectiligne uniformément varié (MRUV) se caractérise par la même accélération qu'un corps en ligne droite.

Grâce à l'équation de la vitesse horaire, il est possible de calculer la vitesse en fonction du temps.

espace droit V égal à l'espace droit V avec 0 espace en indice plus espace droit a. t droit

Où,

V = vitesse finale, en mètres par seconde (m/s)
V₀ = vitesse initiale, en mètres par seconde (m/s)
a = accélération, en mètres par seconde au carré (m/s²)
t = temps, en secondes (s)

La position du corps pendant la trajectoire peut être calculée à l'aide de l'équation suivante :

espace droit S égal à l'espace droit S avec 0 espace indice plus espace droit v avec 0 indice droit t espace plus espace droit a. t droit au carré

Où,

S = position finale, en mètres (m)
s₀ = position initiale, en mètres (m)
V₀ = vitesse initiale, en mètres par seconde (m/s)
a = accélération, en mètres par seconde au carré (m/s²)
t = temps, en secondes (s)

LES Équation de Torricelli est utilisé pour relier la vitesse et l'espace parcouru dans un mouvement uniformément varié.

v droit espace carré égal à l'espace droit v avec 0 indice avec 2 exposant espace plus espace 2 droit avec incrément droit S

Où,

V = vitesse finale, en mètres par seconde (m/s)
V₀ = vitesse initiale, en mètres par seconde (m/s)
a = accélération, en mètres par seconde au carré (m/s²)
incrément droit S = espace parcouru, en mètres (m)

Voir aussi: Mouvement uniformément varié

Utilisez les listes d'exercices ci-dessous pour vous entraîner à utiliser les formules et acquérir plus de connaissances.

Exercices de cinématique
Exercices de vitesse moyenne
Exercices sur le mouvement uniforme
Exercices sur le mouvement uniformément varié.