Mouvement et vitesse, forces et gravitation : fiche de révision

1Le cours condensé

Le mouvement d’un objet se décrit par rapport à un référentiel : un passager est immobile par rapport au train et en mouvement par rapport au quai. La trajectoire est la ligne décrite par l’objet : rectiligne (droite), circulaire (cercle) ou curviligne. Selon la vitesse, le mouvement est uniforme (vitesse constante), accéléré ou ralenti.

La vitesse moyenne vaut v = d / t, avec d la distance parcourue et t la durée. En mètres par seconde (m/s) si d est en mètres et t en secondes ; en km/h dans la vie courante. Conversion : 1 m/s = 3,6 km/h, donc on divise des km/h par 3,6 pour obtenir des m/s. Sur une chronophotographie, des positions de plus en plus espacées signalent un mouvement accéléré. La vitesse est une grandeur vectorielle : elle a une direction, un sens et une valeur.

Une action mécanique exercée par un objet sur un autre est modélisée par une force, représentée par un vecteur (une flèche) défini par son point d’application, sa direction, son sens et sa valeur en newtons (N), mesurée au dynamomètre. Les actions sont de contact (main qui pousse, frottements, fil qui tire) ou à distance (aimant, Terre qui attire). Quand les forces exercées sur un objet se compensent, son mouvement ne change pas.

La gravitation est une interaction attractive à distance entre tous les objets qui ont une masse ; elle est d’autant plus forte que les masses sont grandes et que la distance est petite. Elle maintient la Lune en orbite autour de la Terre et les planètes autour du Soleil. Le poids d’un objet est la force d’attraction exercée par la Terre sur lui : il est vertical, dirigé vers le bas (le centre de la Terre), et vaut P = m × g, avec m en kg et g l’intensité de la pesanteur en N/kg (environ 9,8 N/kg sur Terre, souvent arrondi à 10 ; environ 1,6 N/kg sur la Lune). La masse, en kg, est une quantité de matière qui ne change pas d’un lieu à l’autre ; le poids, en N, dépend de l’astre.

2Formules et repères à connaître par cœur

v = d / t, donc d = v × t et t = d / v. 1 m/s = 3,6 km/h (km/h ÷ 3,6 → m/s ; m/s × 3,6 → km/h). Force : point d’application, direction, sens, valeur en newtons (N), mesurée au dynamomètre. Poids P = m × g : P en N, m en kg, g en N/kg (Terre ≈ 9,8 N/kg, souvent 10 ; Lune ≈ 1,6 N/kg). Masse invariable (kg), poids variable selon l’astre (N). Vitesse de la lumière : 300 000 km/s. Référentiel : objet par rapport auquel on décrit le mouvement. Chronophotographie : écarts constants = uniforme ; croissants = accéléré ; décroissants = ralenti.

3Ce qui tombe au brevet et les pièges

L’épreuve de sciences du brevet 2027 dure 1 heure, sur deux disciplines sur trois annoncées deux mois avant ; chaque discipline est notée sur 10 points, dont 1 point de maîtrise de la langue, sur une seule copie (note de service MENE2623228N). Les sujets de physique s’appuient souvent sur le sport (course, cyclisme, saut) ou l’espace (satellites, Lune, Mars).

Exercices types : calculer une vitesse moyenne et la convertir en km/h ou en m/s ; décrire un mouvement d’après une chronophotographie ou un graphique de la vitesse en fonction du temps ; calculer un poids sur la Terre puis sur la Lune ou sur Mars avec le g fourni, et expliquer pourquoi la masse ne change pas ; représenter le poids d’un objet par une flèche à l’échelle ; identifier les actions exercées sur un objet et les classer en contact / à distance ; expliquer le mouvement d’un satellite par la gravitation.

Pièges : confondre masse et poids (« il pèse 60 kg » est faux en physique : m = 60 kg, P ≈ 600 N) ; multiplier par 3,6 au lieu de diviser pour passer en m/s ; oublier de convertir les minutes en heures dans un calcul de vitesse ; dessiner le poids horizontal ou vers le haut ; dire qu’il n’y a « pas de gravité » dans l’espace (elle y est seulement plus faible et c’est elle qui retient la station en orbite) ; donner un résultat sans unité.

4Comment s’entraîner

Fais dix conversions km/h ↔ m/s jusqu’à ce que la division par 3,6 soit un réflexe, puis cinq calculs de vitesse avec des durées en minutes et secondes. Calcule ton propre poids sur la Terre, la Lune et Mars avec les valeurs de g de ton manuel, et rédige la phrase qui explique la différence. Décris en trois phrases le mouvement d’une chronophotographie d’annale (référentiel, trajectoire, évolution de la vitesse). Un QCM généré depuis ta fiche vérifie la distinction masse/poids, l’erreur la plus fréquente de l’épreuve.