Classes: 2nde C Thème: Mécanique Titre de la leçon : Le mouvement Durée : 7h Ta

Classes: 2nde C Thème: Mécanique Titre de la leçon : Le mouvement Durée : 7h Tableau des habiletés et contenus Habiletés Contenus Montrer le caractère relatif du mouvement d’un point matériel Définir  un référentiel.  un repère d’espace.  Un repère de temps.  le vecteur-position d’un point matériel. Repérer quelques points dans un repère convenablement choisi. Définir  la trajectoire d’un point matériel.  la vitesse moyenne.  la vitesse instantanée.  le vecteur-vitesse. Déterminer les caractéristiques du vecteur-vitesse. Représenter Le vecteur-vitesse Déterminer La nature du mouvement : - mouvement rectiligne uniforme ; - mouvement rectiligne uniformément varié ; - mouvement circulaire uniforme. Situation d’apprentissage Le premier jour de la rentrée scolaire, des élèves de la classe de 2nde C du Collège Moderne de Tiédio échangent de leurs nouvelles. L’un d’entre eux raconte son voyage depuis Bondoukou jusqu’à Tiédio. Il dit qu’il est parti de Bondoukou à 10 h 15 min et a parcouru la distance de 79 km en 1 h 50 min. Il dit encore que le véhicule ralentissait en abordant les virages et roulait plus vite sur les routes rectilignes et qu’à travers la fenêtre il voyait défiler les arbres. Ces camarades ayant apprécié le récit, décident ensemble d’étudier ce déplacement. Pour cela, ils cherchent à montrer le caractère relatif du mouvement, puis à définir un référentiel, les vitesses moyenne et instantanée et enfin à identifier les différents types de mouvement effectués. MATERIELS PAR POSTE DE TRAVAIL - Disque en carton. - Enregistrements sur aérotable (n°1; 4; 5; 6). SUPPORT DIDACTIQUE - Schémas - Manuels d’élèves BIBLIOGRAPHIE Collection AREX 2nde C. Collection EURIN GIE 2nde C. O M  ⃗  x Moments didactiques/ durée Stratégies pédagogiques Activités du professeur Activités des élèves TRACE ECRITE Présentation Questions/ réponses Rappels/ pré requis Les élèves répondent aux questions LE MOUVEMENT Développement Situation d’apprentissage Questions/réponses Lisez la situation 1. Caractère relatif du mouvement 1.1 Exemple Considérons un passager assis dans un car et un observateur arrêté au bord de la route. Le passager est : - en mouvement par rapport à l’observateur car la distance entre les deux personnages varie au cours du temps. - au repos par rapport au par rapport au car sa position ne varie pas au cours du temps. Conclusion : La notion de mouvement ne dépend que de l’objet de référence choisi : le mouvement a un caractère relatif. 1.2 Référentiel Le référentiel est le solide par rapport auquel on décrit le mouvement d’un mobile. Exemples : - le référentiel terrestre ; - le référentiel géocentrique ; - le référentiel de Copernic ; - le référentiel Galiléen. 1.3 Repérage d’un point mobile Pour localiser un mobile dans l’espace et dans le temps, on associe au référentiel un repère d’espace et un repère de temps. 1.3.1 Repère d’espace Le repère d’espace est lié à un référentiel donné. Il permet de définir la position du point mobile M par les coordonnées du vecteur-position  ⃗ et a pour origine un point O. Trois cas peuvent être distingués : - 1er cas : M se déplace sur une droite. O x y M    ⃗ ⃗ x y z M    O  ⃗ ⃗  ⃗ Le vecteur-position  ⃗ s’écrit :  ⃗ =   ⃗ - 2ème cas : M se déplace dans un plan. Le vecteur-position  ⃗ s’écrit :  ⃗ =   ⃗ +   ⃗ - 3ème cas : M se déplace dans un espace. m s m/s ou m.s - 1 Le vecteur-position  ⃗ s’écrit :  ⃗ =   ⃗ +   ⃗ +    ⃗ NB : - les vecteurs 1.3.2 Repère de temps Un repère de temps permet de situer un point mobile dans le temps. Le temps se présente sous deux aspects : - A chaque position du point mobile M, on associe un temps précis appelé instant ou date noté t. L’unité légale du temps est la seconde (s). - La durée est l’intervalle de temps séparant deux instants respectifs  et  notée Δt : Δt =  -  avec  >  . 1.4 Trajectoire d’un point mobile La trajectoire d’un point mobile est l’ensemble des positions occupées successivement par le mobile au cours de son mouvement. - Si les positions forment une droite, on dit que la trajectoire est rectiligne. - Si les positions forment un cercle, on dit que la trajectoire est circulaire. - Si les positions forment une courbe, on dit que la trajectoire est curviligne. 1. Vitesse 1.1 Vitesse moyenne La vitesse moyenne est le quotient de la distance parcourue d par la durée Δt du parcours.   =  ∆ Exemple : La vitesse moyenne effectuée par un automobiliste sur le trajet Tanda-Bondoukou, long de 56 km, en 1 h10 min est de m.s -1. 1.2 Vitesse instantanée - La vitesse instantanée est la vitesse à un instant précis. Elle se lit sur le compteur de vitesse (automobiles, motos,…). Exemple : Le principal du CMT arrive au niveau du pont Bahia et consulte son tableau de bord qui indique 100 km.h – 1. 100 km.h – 1 est la vitesse instantanée. - On peut calculer cette vitesse comme étant la vitesse moyenne entre deux instants très proches encadrant l’instant ti.      !" = "#$"%$ "%$ "#$ ou !" = "#$"%$ & ' ()*+   : distance entre les positions  et  et τ : l’intervalle de temps entre deux positions successifs. Exemple : L’expression de la vitesse instantanée à la date t1 est :  = ,- . / 1.3 Caractéristiques du vecteur-vitesse A chaque vitesse, on peut associer un vecteur-vitesse dont les caractéristiques sont : - Point d’application : position du point mobile à l’instant considéré ; - Direction : la tangente à la trajectoire au point considéré ; - Sens : celui du mouvement ; - Norme : valeur de la vitesse instantanée à l’instant considéré.  Trajectoire rectiligne Trajectoire curviligne Trajectoire circulaire 2. Etude de quelques mouvements 2.1 Mouvement rectiligne uniforme 2.1.1 Expérience Sur une table à coussin d’air, on enregistre les positions successives d’un mobile M à intervalle de temps régulier τ = ms. Sa trajectoire est donnée par le document 1 ci-dessous. 2.1.2 Etude du document 1 - La trajectoire de M est une droite donc son mouvement est rectiligne. - Les positions successives de M sont régulièrement espacées ( 0 = . = ⋯= 3 0 = +4) donc son mouvement est uniforme. ⇒ Le mouvement de M est rectiligne et uniforme. - Représentation des vecteurs-vitesses  7  ⃗ sur le document 1 à l’aide de l’échelle suivant : 1 cm 0,25 m.s – 1. Date ti t1 t4 t7 Vitesse instantanée Vi (m.s – 1) V1 = V1 = V1 = V4 = V4 = V4 = V7 = V7 = V7 = Longueur de  7  ⃗ (cm) La vitesse instantanée a la même valeur à toutes les dates : V1 = V4 = V7 = …= m.s – 1. De plus, après avoir représenté les vecteurs-vitesse sur le document 1 à l’aide de l’échelle, on constate qu’ils ont la même direction et le même sens. ⇒ Le vecteur-vitesse de M est constant (!$ ⃗= !8 ⃗= !9 ⃗= ⋯). 2.1.3 Conclusion Document 1 Dans un mouvement rectiligne et uniforme, le vecteur-vitesse d’un point mobile est constant (même norme, même direction et même sens). 2.2 Mouvement rectiligne varié 2.2.1 Expérience On enregistre les positions successives d’un point mobile A à un intervalle de temps régulier τ = ms (voir document 2). 2.2.2 Etude du document 2 - La trajectoire de A est une droite donc son mouvement est rectiligne. - Les distances entre les positions successives de A ne sont pas les mêmes donc son mouvement est dit varié. ⇒ Le mouvement de A est rectiligne et varié. - Représentation des vecteurs-vitesses  7  ⃗ sur le document 2 à l’aide de l’échelle suivant : 1 cm 0,25 m.s - 1 Date ti t2 t5 t7 Vitesse instantanée Vi (m.s – 1) V2 = V2 = V2 = V5 = V5 = V5 = V7 = V7 = V7 = Longueur de  7  ⃗ (cm) La vitesse instantanée de A varie à chaque instant (V2 ≠V5 ≠ V7). Après représentation des vecteurs-vitesse sur le document 2 en tenant compte de l’échelle, on constate que ces vecteurs ont la même direction et le même sens. ⇒ Le vecteur-vitesse de A varie ( !& ⃗ ≠ !; ⃗ ≠ !9 ⃗ ). 2.2.3 Conclusion Dans un mouvement rectiligne et varié, le vecteur-vitesse d’un point mobile Document 2 varie (même direction, même sens, mais de normes différentes). 2.3 Mouvement circulaire uniforme 2.3.1 Expérience On enregistre les positions successives d’un point mobile B à un intervalle de temps régulier τ = ms (voir document 3). (Voir page suivante) 2.3.2 Etude du document 3 - La trajectoire de uploads/s3/ cours-2nd-c.pdf

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Administrationmouvement d’une forces tension solide
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