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Accélération

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L'accélération, c'est aller de plus en plus vite, changer de vitesse. C'est la variation de la vitesse en fonction du temps.

En physique, l'accélération est aussi aller de moins en moins vite (on parle alors de décélération, c'est une accélération négative) ainsi que changer de direction, même à vitesse constante, comme dans un virage.

L'accélération peut être représentée par un « vecteur » parce qu'elle a une direction et que deux accélérations peuvent s'ajouter (ou s’annuler) comme des vecteurs.

Unités[modifier | modifier le wikicode]

Dans le système international d'unités, l'unité d'accélération est le mètre par seconde, qui s'écrit m/s² ou m·s⁻².

Il n'y a pas de différence entre une accélération et l'action de la pesanteur sur Terre (ou près d'un autre astre), bien que la pesanteur s'exerce alors qu'on ne bouge pas ou qu'on ne change pas de vitesse par rapport à la Terre. On a trouvé qu'une accélération en mètre par seconde par seconde et une force par kilogramme sont la même grandeur physique.

On a construit l'unité de force du système international d'unités, le newton, avec cette connaissance. Le newton est défini en disant qu'un newton par kilogramme (1 N/kg) est égal à un mètre par seconde par seconde (1 m·s⁻²).

Accélération de la pesanteur[modifier | modifier le wikicode]

Sur Terre, un objet en chute libre a une accélération de 9,81 m/s², soit 35,3 kilomètres par heure par seconde. Cette accélération terrestre est notée par un g minuscule et en italiques (à ne pas confondre avec le "g." ou "g" parfois utilisé pour abréger "gramme" – cela n'a rien à voir). La sensation de notre poids dû à la gravité est la même chose : en fait, nous sommes en chute libre vers le centre de la Terre, mais le sol est assez dur (et dense) pour empêcher notre chute.

Le facteur de division par 2 est expliqué par la vitesse pas constante, au début lente puis très rapide à la fin, et donc il faut prendre la vitesse moyenne sur les 10 secondes. En 10 secondes la vitesse qui augmente régulièrement de 0 à 98,1 m/s sur 10 secondes, a une vitesse moyenne égale à celle atteinte à 5 secondes, donc la moitié de 98,1/2=49 m/s,5, car de façon symétrique au début la vitesse plus faible à 3s=5-2 est compensée par celle plus élevée à 5+2s=7s de façon symétrique autour de de 5 secondes. La distance parcourue en chute libre dans le vide est alors la vitesse moyenne par le temps de 10 secondes soit 49,05m/sx10s=490m,5.

Plus simplement en une seconde de chute on atteint la vitesse de 9,81 m/s et on tombe de 9,81/2=4,905m. Pratiquement, avec des chiffres simples, en tombant de 5m de haut (de 2 étages) on arrive au sol à 10 m/s soit 35 km/h. Cette vitesse déjà élevée pour un choc sur le sol est celle maximum où on peut survivre si on est très doué pour amortir le choc comme un parachutiste (un parachutiste amortie le choc en repliant ses jambes et son corps en roulé boulé pour allonger au maximum sa distance d'arrêt et avoir une décélération minimale).

Pour de très fortes accélérations comme dans un avion de chasse, on donne l'accélération par rapport à g. Par exemple une accélération de 2 g vaut 2 × 9,81 = 19,62 m/s², ce qui fait environ 100 fois plus que l'accélération d'un train. Un pilote d'avion très entrainé ne supporte pas plus que 10 g, au dessus on perd connaissance ou on est brisé en morceaux.

Article à lire : G (accélération).

Exemple[modifier | modifier le wikicode]

Un objet dont la vitesse est constante a une accélération égale à zéro. Lorsqu'un objet ralentit, c'est la décélération, son accélération est négative : elle est dans le sens contraire à son déplacement.

Le changement de vitesse d'un objet ne peut pas être instantané ; un objet ne peut pas passer de 0 m/s à 10 m/s d'un coup ; il faut un temps pour cela, même s'il peut être très court. C'est pour cela que l'accélération est une différence (un changement) de vitesse par unité de temps. Si un objet passe de 10 à 15 m/s en 1 seconde, c'est que l'accélération a été de 5 m/s2.

Calcul[modifier | modifier le wikicode]

Calcul 1[modifier | modifier le wikicode]

Si un marteau tombe de 1m de haut pour enfoncer un clou (ou un pieu) en l'enfonçant de 1mm par exemple, la décélération sur 1mm est celle de l'accélération terrestre g de 10 m/s environ multipliée par le rapport des longueurs, soit 1m/1mm soit 1000 fois g énorme, car selon les Lois du mouvement de Newton, le poids du marteau est comme multiplié par 1000 ce qui permet d'enfoncer le clou ou le pieu dans un bois très dur.

Cette méthode simple par choc et décélération multipliée permet de casser les roches, les noix, et tout ce qui est dur. De plus, on note que plus le bois est dur, plus la distance d'arrêt est courte et plus la force est élevée : par exemple avec 0,1mm seulement la force est multipliée par 10 000. Mais sur du bois épais très mou le clou ne s'enfonce pas, car le bois qui est mou mais élastique amortit le choc.

Calcul 2[modifier | modifier le wikicode]

Une voiture en déplacement, accélère et ralentit.

Un train accélère de façon constante et passe d'une vitesse de zéro à 30 m/s (ce qui fait 108 km/h) en 2 minutes 30 secondes. Pour savoir son accélération, il faut :

  • convertir le temps en secondes ; 2 minutes 30 secondes font 2 × 60 + 30 = 150 secondes
  • diviser l'augmentation de vitesse par le temps : 30/150 = 0,2.

L'accélération de ce train est donc de 0,2 m/s².

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