Mouvement Rectiligne Uniforme (MRU) | Physique Chimie Seconde

Introduction

MOUVEMENT RECTILIGNE UNIFORME
Description du mouvement et interactions

Découvrez les lois fondamentales du mouvement uniforme en physique

Position
Vitesse
Temps

Définition du Mouvement Rectiligne Uniforme

Qu'est-ce que le MRU ?

DÉFINITION PRÉCISE
Définition

Le Mouvement Rectiligne Uniforme (MRU) est un mouvement caractérisé par :

  • Une trajectoire rectiligne (en ligne droite)
  • Une vitesse constante (en valeur et en direction)
  • Une accélération nulle
Caractéristiques principales :
Trajectoire rectiligne

Le mobile se déplace sur une droite. Sa trajectoire est une ligne droite.

Vitesse constante

Le vecteur vitesse ne change ni en norme (valeur), ni en direction.

Accélération nulle

L'accélération est nulle car la vitesse ne varie pas.

Formules du Mouvement Rectiligne Uniforme

Lois horaires du MRU

LOI HORAIRE
\( x(t) = x_0 + v \cdot t \)
Explication de la formule
  • \( x(t) \) : position du mobile à l'instant t
  • \( x_0 \) : position initiale du mobile (à t = 0)
  • \( v \) : vitesse constante du mobile
  • \( t \) : instant considéré
VITESSE CONSTANTE
\( v = \frac{\Delta x}{\Delta t} = \frac{x_2 - x_1}{t_2 - t_1} = \text{constante} \)
ACCÉLÉRATION NULLE
\( a = \frac{dv}{dt} = 0 \)

Représentations graphiques du MRU

Graphiques caractéristiques

GRAPHIQUE POSITION-TEMPS (x-t)
Allure du graphique

Le graphique x(t) est une droite dont :

  • La pente représente la vitesse v
  • L'ordonnée à l'origine est x₀
\( \text{Pente} = \frac{\Delta x}{\Delta t} = v \)
GRAPHIQUE VITESSE-TEMPS (v-t)
Allure du graphique

Le graphique v(t) est une droite horizontale :

  • Valeur constante égale à la vitesse
  • Aire sous la courbe = distance parcourue
GRAPHIQUE ACCÉLÉRATION-TEMPS (a-t)
Allure du graphique

Le graphique a(t) est une droite confondue avec l'axe des temps :

  • Accélération nulle
  • Aire sous la courbe = variation de vitesse (nulle)

Exemple concret de MRU

Voiture en mouvement uniforme

SITUATION RÉELLE
Exemple

Une voiture roule à vitesse constante de 60 km/h sur une route rectiligne.

À t = 0, elle se trouve à 100 mètres d'un point de repère.

Données
  • v = 60 km/h = 16.67 m/s
  • x₀ = 100 m
  • Loi horaire : x(t) = 100 + 16.67t
Calculs

Position après 10 secondes :

\( x(10) = 100 + 16.67 \times 10 = 266.7 \, \text{m} \)

Principe d'inertie et MRU

Premier principe de Newton

ÉNONCÉ DU PRINCIPE
Principe d'inertie

Un corps soumis à des forces qui se compensent (ou à aucune force) est :

  • Soit au repos (v = 0)
  • Soit en mouvement rectiligne uniforme (v = constante)
RELATION AVEC LE MRU
Lien entre les deux concepts

Le MRU est une manifestation du principe d'inertie :

  • Quand les forces se compensent → MRU possible
  • Aucune force nette → pas d'accélération → vitesse constante
Le MRU est un mouvement naturel selon le principe d'inertie !

Exercice 1 : Calcul de distance

Problème de base

ÉNONCÉ
Énoncé

Un cycliste roule à vitesse constante de 15 km/h pendant 2 heures.

Quelle distance parcourt-il ?

Données
  • v = 15 km/h
  • t = 2 h
  • d = ?
Calcul

On utilise la formule : d = v × t

\( d = 15 \times 2 = 30 \, \text{km} \)
Réponse

Le cycliste parcourt 30 km.

Exercice 2 : Calcul de temps

Problème de temps

ÉNONCÉ
Énoncé

Un train parcourt 300 km à la vitesse constante de 120 km/h.

Combien de temps met-il pour effectuer ce trajet ?

Données
  • d = 300 km
  • v = 120 km/h
  • t = ?
Calcul

On utilise la formule : t = d / v

\( t = \frac{300}{120} = 2.5 \, \text{h} = 2 \, \text{h} \, 30 \, \text{min} \)
Réponse

Le train met 2 heures et 30 minutes pour effectuer le trajet.

Unités et conversions

Système international

UNITÉS FONDAMENTALES
Unités SI
  • Distance : mètre (m)
  • Temps : seconde (s)
  • Vitesse : mètre par seconde (m/s)
CONVERSIONS USUELLES
Conversion km/h ↔ m/s

Pour convertir de km/h en m/s :

\( \text{m/s} = \frac{\text{km/h}}{3.6} \)

Pour convertir de m/s en km/h :

\( \text{km/h} = \text{m/s} \times 3.6 \)
Exemple de conversion

90 km/h = 90 ÷ 3.6 = 25 m/s

15 m/s = 15 × 3.6 = 54 km/h

Applications du MRU

Situations réelles

EXEMPLES DE MRU
Dans la vie quotidienne
  • Véhicule roulant à vitesse constante sur autoroute
  • Train en marche régulière
  • Personne marchant à allure constante
DANS LE DOMAINE SCIENTIFIQUE
Domaines d'application
  • Calculs de trajectoires en balistique
  • Étude du mouvement des planètes (approximation)
  • Physique des particules (dans certains cas)
LIMITATIONS DU MRU
Cas où le MRU ne s'applique pas
  • Mouvement avec accélération (freinage, accélération)
  • Mouvement circulaire
  • Mouvement avec frottements significatifs

Exercice 3 : Conversion et calcul

Problème mixte

ÉNONCÉ
Énoncé

Un athlète court à 18 km/h pendant 30 minutes.

Quelle distance parcourt-il en mètres ?

Conversions nécessaires

Convertir la vitesse en m/s :

\( v = \frac{18}{3.6} = 5 \, \text{m/s} \)

Convertir le temps en secondes :

\( t = 30 \times 60 = 1800 \, \text{s} \)
Calcul de la distance
\( d = v \times t = 5 \times 1800 = 9000 \, \text{m} = 9 \, \text{km} \)
Réponse

L'athlète parcourt 9000 mètres (soit 9 km).

Lois horaires complètes du MRU

Relations complètes

LOIS FONDAMENTALES
Loi horaire de la position
\( x(t) = x_0 + v_0 \cdot t \)

Où :

  • x(t) : position à l'instant t
  • x₀ : position initiale
  • v₀ : vitesse initiale (constante)
Loi horaire de la vitesse
\( v(t) = v_0 = \text{constante} \)
Loi horaire de l'accélération
\( a(t) = 0 \)
RELATION ENTRE LES GRANDEURS
Dérivées et primitives
  • v(t) = dx/dt (dérivée de la position)
  • a(t) = dv/dt = d²x/dt² (dérivée de la vitesse)

Exercice 4 : Problème de croisement

Croisement de véhicules

ÉNONCÉ
Énoncé

Deux voitures se dirigent l'une vers l'autre sur une route rectiligne.

Voiture A : vitesse 60 km/h, départ à 100 m du point de rencontre

Voiture B : vitesse 40 km/h, départ à 150 m du point de rencontre

Quand et où se rencontrent-elles ?

Données
  • V_A = 60 km/h = 16.67 m/s
  • V_B = 40 km/h = 11.11 m/s
  • Distance initiale = 100 + 150 = 250 m
Calcul du temps de rencontre

Vitesse relative = V_A + V_B = 27.78 m/s

\( t = \frac{250}{27.78} = 9 \, \text{s} \)
Calcul de la position

Position de A après 9s : x_A = 100 - 16.67 × 9 = -50 m

Position de B après 9s : x_B = -150 + 11.11 × 9 = -50 m

Elles se rencontrent à 50 m avant le point de départ de A.

Interprétation graphique

Analyse des graphiques

GRAPHIQUE x(t)
Caractéristiques
  • Droite oblique (pente ≠ 0)
  • Pente positive : mouvement dans le sens positif
  • Pente négative : mouvement dans le sens négatif
  • Ordonnée à l'origine : position initiale x₀
GRAPHIQUE v(t)
Caractéristiques
  • Droite horizontale
  • Abscisse à l'origine : valeur de la vitesse
  • Aire sous la courbe : distance parcourue
GRAPHIQUE a(t)
Caractéristiques
  • Droite confondue avec l'axe des temps
  • Valeur constante : a = 0
  • Aire sous la courbe : Δv = 0

Résumé

Points clés

CARACTÉRISTIQUES DU MRU
Essentiel à retenir
  • Trajectoire rectiligne
  • Vitesse constante
  • Accélération nulle
  • Forces extérieures compensées
Formules principales
  • x(t) = x₀ + v·t
  • v(t) = v = constante
  • a(t) = 0
Unités à connaître
  • Position : mètre (m)
  • Vitesse : m/s ou km/h
  • Temps : seconde (s)
Maîtrisez ces concepts pour comprendre la cinématique !

Conclusion

Félicitations !

FÉLICITATIONS !
MAÎTRISE DU MRU
Vous comprenez maintenant le Mouvement Rectiligne Uniforme !

Continuez à pratiquer pour renforcer vos compétences en physique

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