La vitesse moyenne – Cours
LA VITESSE MOYENNE ET LA SÉCURITÉ ROUTIÈRE
Calcul, mouvement et sécurité
Introduction
Qu’est-ce que la vitesse moyenne ? Comment caractérise-t-on le mouvement d’un solide ? Pourquoi la vitesse excessive est-elle dangereuse sur la route ?
La vitesse est une grandeur physique fondamentale qui décrit le déplacement d’un objet dans l’espace en fonction du temps. Comprendre comment la calculer et interpréter ses variations permet non seulement de décrire scientifiquement le mouvement, mais aussi de prendre conscience des risques liés à la vitesse excessive sur les routes.
Objectifs d’apprentissage :
- Connaître l’expression et l’unité de la vitesse moyenne
- Calculer la vitesse en m/s et km/h
- Déterminer la nature du mouvement d’un solide (uniforme, accéléré, retardé)
- Comprendre les dangers de l’excès de vitesse
- Connaître les facteurs influant sur la distance d’arrêt
- Appliquer les règles de sécurité routière
I. Vitesse moyenne
Définition et calcul
Définition : La vitesse moyenne d’un objet (v) est le quotient de la distance parcourue (d) par le temps du parcours (t).
Formule de calcul :
\(V_m = \frac{d}{t}\)
Avec :
• d : distance parcourue en m (mètres)
• t : temps mis pour parcourir cette distance en s (secondes)
• v : vitesse moyenne en m/s (m.s⁻¹)
Exemple de calcul
| Voiture | Distance (d) | Durée (t) | Vitesse (d/t) |
|---|---|---|---|
| Voiture A | 60 km | 0.5 h = 30 min | 120 km/h |
| Voiture B | 60 km | 1 h | 60 km/h |
La voiture A a parcouru la distance entre Fès et Meknès en 30 min, tandis que la voiture B a mis 1h pour la même distance. On appelle le quotient d/t la vitesse moyenne.
Unités et conversion
On utilise principalement deux unités pour la vitesse :
m/s (m.s⁻¹)
Unité du système international : mètres par seconde.
km/h (km.h⁻¹)
Unité courante dans la vie quotidienne : kilomètres par heure.
Conversion : 1 m/s = 3,6 km/h. Pour convertir des km/h en m/s, on divise par 3,6. Pour convertir des m/s en km/h, on multiplie par 3,6.
Ordres de grandeur de vitesses
| Coureur | Voiture | TGV | Avion | Terre/Soleil |
|---|---|---|---|---|
| 10 km/h | 90 km/h | 300 km/h | 900 km/h | 110 000 km/h |
Remarque importante : La vitesse moyenne est différente de la vitesse instantanée. La vitesse instantanée est la vitesse à un moment donné de la trajectoire (celle indiquée à chaque instant sur le compteur du véhicule).
II. Mouvement uniforme, accéléré et retardé
La chronophotographie permet d’étudier le mouvement d’un mobile au cours du temps. Elle consiste à photographier, sur une même pellicule, le mobile à intervalle de temps égaux.
1. Mouvement uniforme (t=5 s)
| Segment | AB | BC | CD |
|---|---|---|---|
| d(m) | 40 m | 40 m | 40 m |
| T(s) | 5 s | 5 s | 5 s |
| Vm (m/s) | 8 m/s | 8 m/s | 8 m/s |
Analyse : Des distances égales sont parcourues par la voiture pendant des durées égales. La vitesse est constante (elle ne change pas au cours du temps). Le mouvement est uniforme.
2. Mouvement accéléré (t=10 s)
| Segment | AB | BC | CD |
|---|---|---|---|
| d(m) | 20 m | 30 m | 50 m |
| T(s) | 10 s | 10 s | 10 s |
| Vm (m/s) | 2 m/s | 3 m/s | 5 m/s |
Analyse : La distance parcourue par la voiture pendant des durées égales est de plus en plus grande. La vitesse augmente au cours du temps. Le mouvement est accéléré.
3. Mouvement retardé (t=2.5 s)
| Segment | AB | BC | CD |
|---|---|---|---|
| d(m) | 60 m | 40 m | 20 m |
| T(s) | 2.5 s | 2.5 s | 2.5 s |
| Vm (m/s) | 24 m/s | 16 m/s | 8 m/s |
Analyse : Les distances parcourues pendant des durées égales sont de plus en plus petites. La vitesse diminue au cours du temps. Le mouvement est retardé (ou décéléré ou ralenti).
Conclusion sur les mouvements :
- Si la vitesse est constante → le mouvement sera uniforme
- Si la vitesse augmente au cours du temps → le mouvement sera accéléré
- Si la vitesse diminue au cours du temps → le mouvement sera retardé (ou ralenti)
III. Dangers de la vitesse et sécurité routière
Les accidents sont souvent causés par l’excès de vitesse et le non-respect du code de la route par des conducteurs.
1. Distance d’arrêt
La distance d’arrêt est la distance parcourue par la voiture ou le vélo entre le moment où le conducteur voit le danger et le moment où la voiture ou le vélo s’arrête.
Formule de la distance d’arrêt :
\(d_{A} = d_{R} + d_{F}\)
2. Distance de réaction \(d_{R}\)
La distance de réaction \(d_{R}\) est la distance parcourue par un véhicule entre le moment où le conducteur voit l’obstacle et celui où il commence à freiner.
Formule : \(d_{R} = V \times t_{R}\)
\(d_{R}\) dépend :
- De l’état du conducteur (fatigue, médicaments, drogues, alcoolémie)
- De la vitesse du véhicule
Le temps de réaction \(t_{R}\) dépend des réflexes du conducteur et de son attention. Il est d’environ 1 seconde dans des conditions normales.
3. Distance de freinage \(d_{F}\)
La distance de freinage \(d_{F}\) est la distance parcourue, depuis le début du freinage, jusqu’à l’arrêt du véhicule.
\(d_{F}\) dépend :
- De la vitesse du véhicule
- De l’état du véhicule (freins et pneus)
- De l’état de la route (sèche ou mouillée)
4. Sécurité routière
Pour éviter les risques d’accidents de la route, le conducteur doit :
Respect des règles
- Respecter les limitations de vitesse
- Respecter les panneaux de signalisation
- Utiliser la ceinture de sécurité
Protections
- Utiliser le casque de protection (moto, vélo)
- Surveiller l’état mécanique du véhicule
- Vérifier régulièrement les freins et les pneus
Conduite responsable
- Ne pas utiliser un téléphone portable
- Éviter de conduire sous médicaments
- Éviter les substances affectant la concentration
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