Décrire le mouvement avec des graphiques — Physique, 14–17 ans
Les graphiques position-temps et vitesse-temps transforment un trajet en image. Leurs pentes et leurs aires révèlent le mouvement sans montrer chaque instant séparément.
Ce que signifient les graphiques
Un graphique position-temps montre où se trouve un objet à chaque instant. Une ligne plus inclinée signifie une vitesse plus grande, tandis qu’une ligne horizontale signifie que l’objet est immobile. Sur un graphique vitesse-temps, la pente donne l’accélération et l’aire sous la ligne donne la distance parcourue.
Pourquoi utiliser des graphiques ?
Une liste de mesures peut cacher le déroulement d’un trajet. Les scientifiques avaient besoin de comparer rapidement les départs, les arrêts et les accélérations ; ils ont donc représenté la position ou la vitesse en fonction du temps. Le graphique permet d’estimer ce qui s’est passé entre deux mesures, avec les unités visibles.
Exemple détaillé
La vitesse d’un cycliste passe de 0 à 6 m/s en 3 s, puis reste à 6 m/s pendant 2 s. D’abord, l’accélération est la pente : 6 ÷ 3 = 2 m/s². La distance est l’aire du triangle, ½ × 3 × 6 = 9 m, plus l’aire du rectangle, 2 × 6 = 12 m. Total : 21 m.
L’erreur fréquente
On confond souvent la hauteur d’un graphique vitesse-temps avec la distance. Cela paraît logique, car un graphique plus haut semble représenter davantage de mouvement. Pourtant, la hauteur est la vitesse à un instant ; la distance est toute l’aire sous le graphique, donc le temps compte aussi.
Où cela sert
Les compteurs de vélo et les montres de sport enregistrent la vitesse en fonction du temps pour montrer l’effort d’un parcours. Les ingénieurs utilisent les mêmes graphiques pour tester des ascenseurs, des trains et des voitures, afin de vérifier que l’accélération est sûre et confortable. Les applications GPS ajoutent souvent des données position-temps pour comparer les trajets.
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