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Vitesse

« Vitesse » expliqué aux enfants par Vikidia, l’encyclopédie junior
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La vitesse d'un objet est le rapport entre la distance parcourue par l'objet et la durée du parcours.

Si la distance est exprimée en mètres, et le temps est mesuré en secondes, alors la vitesse s'exprime en m/s (mètres par seconde). C'est la mesure dans le système international d'unités, en particulier utilisé en physique !

Unité[modifier | modifier le wikicode]

Voiture de course.

Une unité plus courante, par exemple sur la route, est le kilomètre par heure ou km/h. Il faut mesurer la distance en kilomètres et la durée en heures.

Rouler à 120 km/h, cela signifie qu'en une heure, on parcourt 120 kilomètres.

Comment convertir ?

  • Pour passer du m/s au km/h, il faut multiplier par 3,6. Par exemple, 10 m/s, c'est 36 km/h.
  • Pour passer du km/h au m/s, il faut diviser par 3,6. Par exemple, 7,2 km/h, c'est 2 m/s.

Quelques vitesses à connaitre[modifier | modifier le wikicode]

Photographie prise en 1/6000 de seconde, d'une ampoule qui explose.

Constantes physiques :

  • La vitesse de la lumière vaut 299 792 458 m/s (dans le vide). Rien ne va plus vite que la lumière. Elle est aujourd'hui utilisée pour définir le mètre... et on l'utilise même pour mesurer dans l'espace, voir année-lumière.. La lumière met environ une seconde pour venir de la Lune et 8minutes pour venir du soleil.
  • La vitesse du son dans l'air vaut environ 340 m/s. Cette vitesse n'est pas constante, elle dépend de la température. Le son va plus vite lorsqu'il fait chaud ! ! Ainsi on sait la distance où la foudre est tombée avec le temps entre l'éclair lumineux et le son, 1 seconde à 340m, 3 secondes correspond à 3*340m=1 km environ, 6 secondes à 2 km.
  • La vitesse du son dans l'eau vaut environ 1 435 m/s.

Quelques records de vitesse :

Article à lire Article à lire : Vitesse des animaux
  • Un marathon est une course de 42 195 mètres (c'est un exercice d'endurance). Le record du monde pour les hommes est de 2 heures 6 minutes et 50 secondes. Quelle a été la vitesse du marathonien ? Réponse : 5,5 m/s ou 19,96 km/h.
  • Sur l'épreuve 100 m Natation femme, le record est de 54 s. 48'. Quelle était la vitesse de la nageuse ? Réponse : 1,84 m/s.

Vitesse moyenne[modifier | modifier le wikicode]

Comme la vitesse d'un objet peut changer en permanence, on distingue deux types de vitesses : la vitesse moyenne et la vitesse instantanée.

La définition de « vitesse moyenne » correspond à la définition de « vitesse » donnée plus haut. Elle se calcule par la relation v=d/t, avec v la vitesse, d la distance et t le temps.

Vitesse instantanée[modifier | modifier le wikicode]

La vitesse instantanée est la vitesse à un moment précis, elle pourra être différente quelques instants plus tard. Elle est définie de la même façon que la vitesse moyenne sauf que pour la calculer, on doit connaître la distance parcourue par un objet en un temps dt le plus court possible (on dit que la grandeur dt différence de temps entre les deux postions séparées de dd tend à se rapprocher de zéro avec v=dd/dt , dt est par exemple une milliseconde, car la vitesse ne peut pas changer beaucoup sur une milliseconde à 10 m/s une ms c'est 1 cm de parcouru, Cette notion de limite infinitésimale est très importante en mathématiques et physique utilisée très souvent ).

 pompe centrifuge
pompe centrifuge

C'est le type de vitesse utilisée par le compteur d'une voiture, par un radar de police, qui utilisent des méthodes très différentes de physique....

La vitesse instantanée est un vecteur en physique,, c'est à dire analogue à une flèche et son orientation est essentielle, car si la direction de la vitesse change en tournant sur un cercle à vitesse constante sur le compteur, en vélo ou en voiture, cette vitesse vecteur présente une variation, vitesse de de vitesse ou accélération centripète perpendiculaire à la vitesse vers le centre du cercle. Cela donne multipliée par la masse la force centripète qui permet de virer et subie en s'y opposant avec la force centrifuge pour éviter .de sortir du virage dans le fossé blessé si on va trop vite en dérapant. .

Cette force centrifuge est utilisée pour pomper de l'eau,par exemple dans une machine à laver ou un moteur de voiture.à refroidir. L'eau sort expulsée comme dans un virage trop rapide.

On peut calculer cette accélération centripète A en regardant la vitesse de l'extrémité du vecteur vitesse V qui tourne d'un tour dans le même temps T que celui mis par le vélo ou mobile pour tourner d'un tour sur le cercle de rayon R ce qui donne A=V^2/R avec une force centripète multipliée par 4 si la vitesse V double ou si le rayon est divisé par 4. Aussi il ne faut pas trop se tromper de vitesse avant un virage, sinon on dérape, 10% d'erreur en vitesse provoque une force 20% plus élevée pour sortir de la route..

Limitation de vitesse[modifier | modifier le wikicode]

Compteur d'une automobile.

Un conducteur doit respecter le code de la route : il doit respecter des limitations de vitesses. En France un conducteur ne doit pas rouler à plus de :

  • 50 km/h dans les villes et villages ;
  • 80 km/h sur une route ;
    • Il existe quelques exceptions où le conducteur peut rouler à 90 km/h comme lorsque la route possède un séparateur central ou au moins deux voies dans le même sens ;
  • 110 km/h sur une voie rapide lorsque chaque sens est séparé et possède au moins deux voies par sens ;
  • 130 km/h sur une autoroute.

Respecter les limitations de vitesses est important pour assurer la sécurité routière des usagers. Sur les poids lourds, il y a des chronotachygraphes.

Les limitation de vitesse sont différentes selon les pays. Dans l'Union Européenne par exemple :

  • La majorité des pays roulent à 120 ou 130 km/h sur autoroute. L'Allemagne est le seul pays à avoir des autoroutes sans limite de vitesse, pour certaines voitures.
  • Presque tous les pays européens roulent entre 80 et 100 km/h sur route, la Finlande fait exception avec une limitation à 70 km/h.
  • Presque tous les pays européens roulent à 50 km/h en ville, avec la particularité du Royaume-Unis (48 km/h du fait de l'utilisation d'un autre système de mesure), et la Pologne à 60 km/h uniquement la nuit.

Autres notions et outils de physique concernant la vitesse[modifier | modifier le wikicode]

En physique, la variation de la vitesse en fonction du temps est l'accélération. Une vitesse qui baisse (un ralentissement) est une accélération négative. Si on prend en compte la direction du mouvement, un objet qui prend un virage subit aussi une accélération qui fait changer la direction de sa vitesse même si sa valeur en chiffre reste la même.

Pour représenter des vitesses avec les directions qu'elles ont, on se sert de l'outil mathématique appelé le vecteur. Cela fait des vecteurs vitesse, c'est-à-dire des flèches dont les directions indiquent celles des déplacements, et les longueurs sont proportionnelles aux vitesses qu'on représente.

Pour pratiquer[modifier | modifier le wikicode]

Vitesse instantanée et vitesse moyenne sur www.labosim.net

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