1. Décrire un mouvement
Un objet est en mouvement quand sa position change par rapport à un objet de référence (le référentiel) : le sol, un bâtiment, le camion...
La trajectoire est la ligne suivie par l'objet :
- rectiligne : en ligne droite (un ascenseur, un chargement sur un convoyeur) ;
- circulaire : en cercle (une meule qui tourne, une roue) ;
- quelconque (curviligne) : ni droite ni circulaire (un chariot dans les allées du magasin).
Le mouvement peut être uniforme (vitesse constante), accéléré (vitesse qui augmente) ou ralenti (vitesse qui diminue).
Exemple : assis dans un fourgon de livraison, tu es immobile par rapport au fourgon, mais en mouvement par rapport à la route. Le mouvement dépend du référentiel choisi.
2. La vitesse moyenne
La vitesse moyenne indique la distance parcourue pendant une unité de temps. Unités : m/s ou km/h.
v = d / t
- v : vitesse moyenne (en m/s si d en m et t en s ; en km/h si d en km et t en h)
- d : distance parcourue
- t : durée du parcours
Formules dérivées : d = v × t et t = d / v.
Conversion : 1 m/s = 3,6 km/h. Pour passer des m/s aux km/h : multiplier par 3,6. Pour passer des km/h aux m/s : diviser par 3,6.
Exemple chantier : un engin parcourt 150 m en 20 s sur une piste.
v = d / t = 150 / 20 = 7,5 m/s, soit 7,5 × 3,6 = 27 km/h.
Exemple livraison : un livreur roule à 54 km/h. En m/s : 54 / 3,6 = 15 m/s. Il parcourt 15 m chaque seconde : c'est la distance de freinage qui explique les limites de vitesse en zone urbaine.
3. Actions mécaniques et forces
Une action mécanique est capable de mettre en mouvement, déformer ou modifier le mouvement d'un objet. On la modélise par une force.
- Action de contact : pousser un diable, frapper un clou, freinage.
- Action à distance : l'attraction de la Terre (le poids), un aimant.
Une force est représentée par une flèche qui indique :
- le point d'application (où ça s'applique) ;
- la direction (la droite d'action) ;
- le sens (vers où) ;
- la valeur (l'intensité), en newtons (N), mesurée avec un dynamomètre.
4. Le poids : la force qui nous retient au sol
Le poids est la force d'attraction exercée par la Terre sur un objet. Il est toujours dirigé verticalement, vers le bas, appliqué au centre de l'objet (centre de gravité).
P = m × g
- P : poids en newtons (N)
- m : masse en kilogrammes (kg)
- g : intensité de la pesanteur ≈ 10 N/kg sur Terre (valeur exacte ≈ 9,81 N/kg)
Attention : la masse (kg) ne change pas, le poids (N) dépend de l'astre. Sur la Lune, g ≈ 1,6 N/kg : un objet y est 6 fois plus « léger », mais sa masse est la même.
Exemple manutention : un sac de ciment de 25 kg a un poids P = 25 × 10 = 250 N. C'est la force que vos bras et votre dos doivent fournir pour le soulever. C'est pourquoi la réglementation limite les charges portées et conseille d'utiliser un diable ou un chariot.
5. L'équilibre d'un objet
Un objet immobile soumis à deux forces est en équilibre si les deux forces :
- ont la même direction,
- ont des sens opposés,
- ont la même valeur.
Exemple : une caisse posée au sol. Le poids (vers le bas) est compensé par la réaction du sol (vers le haut) : la caisse ne bouge pas.
Exemple magasin : une étagère supporte des cartons. Tant que la réaction de l'étagère compense le poids des cartons, tout est en équilibre. Si la charge dépasse la limite indiquée par le fabricant, les forces ne s'équilibrent plus : l'étagère cède. Respecter les charges maximales affichées est une règle de sécurité.
Sécurité levage : pour soulever une charge : dos droit, jambes pliées, charge près du corps, pas de torsion. Au-delà de 25 kg, utiliser une aide (diable, chariot, transpalettes). Sur chantier, ne jamais passer sous une charge suspendue (grue, palan) : si la force de retenue lâche, le poids n'est plus compensé.