Cinématique et dynamique

Grandeurs physiques et unités

Qu’est-ce qu’une grandeur physique et une unité, le système SI, les préfixes de micro à giga, les puissances de dix et les conversions d’unités, y compris de km/h en m/s. Avec calculatrice.

Grandeurs scalaires et vectorielles

Ce qui distingue un scalaire d’un vecteur, comment on additionne les vecteurs, comment on les multiplie par un nombre et comment on les décompose en composantes avec le sinus, le cosinus et le théorème de Pythagore.

Mouvement et repos

Pourquoi le mouvement et le repos sont relatifs, ce que sont un référentiel, un point matériel et une trajectoire, quelle est la différence entre la distance parcourue et le déplacement, et comment on classe les mouvements.

Vitesse

Ce qu’est la vitesse et comment on la calcule, vitesse moyenne et instantanée, pourquoi 60 à l’aller et 40 km/h au retour ne donnent pas une moyenne de 50, et pourquoi la vitesse est un vecteur. Avec calculatrice.

Mouvement rectiligne uniforme

Le mouvement à vitesse constante sur une droite : les formules s = v·t et s = s₀ + v·t, pourquoi le graphique de la distance est une droite dont la pente est la vitesse, et comment lire la distance sur le graphique de la vitesse.

Comment résoudre les exercices de cinématique et de dynamique

La méthode pour les exercices de physique pas à pas : écrire les données, convertir les unités, faire un schéma, résolution littérale, vérification des unités, estimation du résultat et erreurs typiques.

Problèmes sur le mouvement

Comment résoudre les problèmes sur le mouvement : deux voitures qui se croisent, rattrapage, train dans un tunnel et bateau avec et contre le courant. Résolution par une équation et par l’intersection de graphiques.

Accélération

Ce qu’est l’accélération et pourquoi elle se mesure en m/s². La formule a = Δv/Δt, accélérer et freiner, l’accélération dans un virage avec l’exemple du rond-point, et le facteur de charge en multiples de g.

Mouvement rectiligne uniformément accéléré

Le mouvement à accélération constante : les formules v = v₀ + at et s = v₀t + ½at² à partir de l’aire sous le graphique de la vitesse, le graphique de la distance comme parabole et la relation v² = v₀² + 2as.

Freinage et distance de freinage

Où la voiture s’arrête : distance de réaction, distance de freinage et distance totale. Pourquoi une vitesse double donne une distance de freinage quatre fois plus grande. Calculatrice.

Chute libre

Pourquoi le marteau et la plume tombent aussi vite sur la Lune. La chute libre avec l’accélération g, les formules de la vitesse et de la hauteur, le puits, le saut du plongeoir et une calculatrice.

Composition des mouvements

Comment se composent les mouvements : marcher sur un escalator, une barque qui traverse la rivière emportée par le courant et la pluie oblique vue d’une voiture. Le principe d’indépendance des mouvements et les calculs pas à pas.

Mouvement circulaire uniforme

Comment décrire un mouvement sur un cercle : période et fréquence, angle en radians, vitesse angulaire et relation v = ωr. Pourquoi le bord d’un manège va plus vite que les endroits près du centre.

Accélération centripète

Pourquoi un corps qui tourne sur un cercle a une accélération, même s’il va toujours aussi vite. La formule a = v²/r = ω²r, sa déduction à partir de la figure et des exemples avec un virage, la Terre et la machine à laver.

Force

Ce qu’est une force, combien vaut un newton et comment les forces se composent et se décomposent. Résultante, équilibre des forces et pourquoi on ne peut pas tendre un câble à l’horizontale avec une lampe.

Première loi de Newton

Le principe d’inertie : pourquoi un corps dont la résultante des forces est nulle reste immobile ou se déplace en mouvement rectiligne uniforme. Le bus, la nappe sous la vaisselle, la ceinture et le référentiel galiléen.

Deuxième loi de Newton

Le principe fondamental de la dynamique F = m · a : comment calculer l’accélération à partir de la force et de la masse, et inversement. La masse comme mesure de l’inertie, la définition du newton et pourquoi les corps lourds et légers tombent de la même façon.

Troisième loi de Newton

Le principe des actions réciproques : pourquoi les forces apparaissent toujours par paires sur deux corps différents. Le paradoxe du cheval et de la charrette, la marche, la nage, la fusée et le livre sur la table.

Poids et poids apparent

La différence entre la masse et le poids apparent, le poids et sa formule, ce qu’affiche le pèse-personne, la réaction normale et pourquoi nous sommes plus lourds dans un ascenseur qui démarre vers le haut.

Quantité de mouvement et impulsion d’une force

Ce que sont la quantité de mouvement p = m · v et l’impulsion d’une force F · Δt. Pourquoi l’airbag, le tapis de réception et les mains qui reculent diminuent la force du choc, et comment écrire la deuxième loi de Newton avec la quantité de mouvement.

Conservation de la quantité de mouvement

Pourquoi la quantité de mouvement totale d’un système isolé ne change pas. Déduction à partir de la troisième loi de Newton, recul d’un fusil, patineuses, choc de wagons et fusée.

Frottements

Frottement statique et de glissement, formule de la force de frottement et tableau des coefficients de frottement. Pourquoi une armoire est plus difficile à mettre en mouvement qu’à faire glisser, à quoi servent les roues et d’où vient le ralentissement au freinage.

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