Physique-Chimie • Seconde

Direction et sens
Représentation d’un vecteur vitesse

Concepts & Exercices
↗️
\(\vec{v} = \frac{d\vec{r}}{dt}\)
Direction et sens du vecteur
Direction
Tangente à la trajectoire
Alignement du vecteur
Sens
Sens du mouvement
Indiqué par la flèche
Représentation
Fleche orientée
Direction et sens visibles
🎯
Direction : Alignement du vecteur vitesse, toujours tangent à la trajectoire du mobile.
📍
Sens : Indique le sens du mouvement, donné par la flèche du vecteur.
📊
Représentation : Flèche orientée montrant direction et sens du mouvement.
🔄
Changement : Peut varier même si la vitesse reste constante.
💡
Conseil : Toujours tracer le vecteur tangent à la trajectoire
🔍
Attention : Le sens du vecteur indique le sens du mouvement
Astuce : La flèche montre toujours le sens du déplacement
📋
Méthode : Respecter direction et sens pour une bonne représentation
Exercice 1
Quelle est la direction du vecteur vitesse sur une trajectoire rectiligne ?
Exercice 2
Un cycliste roule vers l'est. Quel est le sens du vecteur vitesse ?
Exercice 3
Une voiture tourne à droite. Comment varie la direction du vecteur vitesse ?
Exercice 4
Un coureur fait demi-tour. Que se passe-t-il avec le sens du vecteur vitesse ?
Exercice 5
Sur une trajectoire circulaire, quelle est la direction du vecteur vitesse ?
Exercice 6
Un métro roule vers le nord. Quelle est la direction du vecteur vitesse ?
Exercice 7
Un piéton marche vers l'ouest. Quel est le sens du vecteur vitesse ?
Exercice 8
Un train roule en ligne droite à vitesse constante. Direction et sens constants ?
Exercice 9
Une moto tourne autour d'un rond-point. Comment varient direction et sens ?
Exercice 10
Un bateau navigue vers le sud. Comment représenter le vecteur vitesse ?
Corrigé : Exercices 1 à 5
1 Direction sur trajectoire rectiligne
Définition :

Trajectoire rectiligne : Chemin suivi par un point mobile qui est une droite.

Étape 1 : Comprendre la propriété fondamentale

Le vecteur vitesse est toujours tangent à la trajectoire

Étape 2 : Analyser la trajectoire

Sur une droite, la tangente en tout point est la droite elle-même

Étape 3 : En déduire la direction

La direction du vecteur vitesse est celle de la droite de la trajectoire

Étape 4 : Conclusion

Le vecteur vitesse est dirigé selon la droite de la trajectoire

Réponse finale :

Sur une trajectoire rectiligne, la direction du vecteur vitesse est celle de la droite.

Règles appliquées :

Règle générale : Le vecteur vitesse est toujours tangent à la trajectoire

Cas particulier : Sur une droite, la tangente est la droite elle-même

Direction constante : Sur une trajectoire rectiligne, la direction est constante

2 Sens du vecteur vitesse vers l'est
Définition :

Sens du vecteur vitesse : Correspond au sens du mouvement du mobile à l'instant considéré.

Étape 1 : Comprendre la relation sens-mouvement

Le sens du vecteur vitesse est toujours celui du mouvement du mobile

Étape 2 : Analyser la situation

Le cycliste se déplace vers l'est

Étape 3 : Déterminer le sens du vecteur

Le vecteur vitesse pointe dans la direction du mouvement

Étape 4 : Conclusion

Le vecteur vitesse pointe vers l'est

Réponse finale :

Le sens du vecteur vitesse est vers l'est, dans le sens du mouvement.

Règles appliquées :

Relation sens-mouvement : Le sens du vecteur est toujours le sens du mouvement

Direction du vecteur : Pointe dans le sens du déplacement

Flèche indicative : Montre le sens du mouvement

3 Direction lors d'un virage à droite
Définition :

Virage : Changement de direction du mouvement, entraînant un changement de la direction du vecteur vitesse.

Étape 1 : Comprendre le principe de base

Le vecteur vitesse est toujours tangent à la trajectoire

Étape 2 : Analyser la situation

La voiture tourne à droite, donc la trajectoire change de direction

Étape 3 : Conséquence sur la direction

La direction du vecteur vitesse change pour rester tangente à la nouvelle trajectoire

Étape 4 : Conclusion

La direction du vecteur vitesse varie continuellement pendant le virage

Réponse finale :

La direction du vecteur vitesse change continuellement pendant le virage pour rester tangente à la trajectoire.

Règles appliquées :

Toujours tangent : Le vecteur vitesse est tangent à la trajectoire

Changement continu : Pendant un virage, la direction change constamment

Adaptation : Le vecteur s'adapte à la forme de la trajectoire

4 Sens lors d'un demi-tour
Définition :

Demi-tour : Changement complet de direction du mouvement, inversant le sens du vecteur vitesse.

Étape 1 : Analyser la situation initiale

Le coureur se déplace dans un certain sens

Étape 2 : Identifier le moment du demi-tour

Le coureur inverse son sens de déplacement

Étape 3 : Conséquence sur le vecteur vitesse

Le sens du vecteur vitesse s'inverse aussi

Étape 4 : Relation sens-mouvement

Le sens du vecteur vitesse est toujours le sens du mouvement

Réponse finale :

Lors d'un demi-tour, le sens du vecteur vitesse s'inverse pour correspondre au nouveau sens du mouvement.

Règles appliquées :

Sens constant : Le sens du vecteur est toujours le sens du mouvement

Inversion : Lors d'un demi-tour, le sens s'inverse

Relation directe : Mouvement ←→ sens du vecteur vitesse

5 Direction sur trajectoire circulaire
Définition :

Trajectoire circulaire : Chemin suivi par un point mobile qui décrit un cercle.

Étape 1 : Comprendre la géométrie

Sur un cercle, en chaque point, il existe une tangente perpendiculaire au rayon

Étape 2 : Appliquer la règle générale

Le vecteur vitesse est toujours tangent à la trajectoire

Étape 3 : Analyser le cas particulier

Sur une trajectoire circulaire, la tangente est perpendiculaire au rayon au point considéré

Étape 4 : Illustrer avec un exemple

Si le mobile est en haut du cercle, la tangente est horizontale

Réponse finale :

Sur une trajectoire circulaire, la direction du vecteur vitesse est tangente au cercle au point considéré.

Règles appliquées :

Règle générale : Le vecteur vitesse est toujours tangent à la trajectoire

Cas particulier : Sur un cercle, la tangente est perpendiculaire au rayon

Direction variable : Change à chaque instant sur une trajectoire circulaire

Corrigé : Exercices 6 à 10
6 Direction du métro vers le nord
Définition :

Mouvement rectiligne : Lorsque le métro roule en ligne droite vers le nord.

Étape 1 : Identifier la direction du mouvement

Le métro se dirige vers le nord

Étape 2 : Comprendre la propriété fondamentale

Le vecteur vitesse est toujours tangent à la trajectoire

Étape 3 : Analyser la trajectoire

Sur une droite, la tangente en tout point est la droite elle-même

Étape 4 : En déduire la direction

La direction du vecteur vitesse est celle de la droite menant vers le nord

Réponse finale :

La direction du vecteur vitesse est vers le nord, alignée avec la voie ferrée.

Règles appliquées :

Trajectoire rectiligne : Direction du vecteur constante

Direction tangente : Alignée avec la voie du métro

Direction vers le nord : Suivant le sens du mouvement

7 Sens du piéton vers l'ouest
Définition :

Sens du vecteur vitesse : Correspond au sens du mouvement du mobile à l'instant considéré.

Étape 1 : Comprendre la relation sens-mouvement

Le sens du vecteur vitesse est toujours celui du mouvement du mobile

Étape 2 : Analyser la situation

Le piéton se déplace vers l'ouest

Étape 3 : Déterminer le sens du vecteur

Le vecteur vitesse pointe dans la direction du mouvement

Étape 4 : Conclusion

Le vecteur vitesse pointe vers l'ouest

Réponse finale :

Le sens du vecteur vitesse est vers l'ouest, dans le sens du mouvement.

Règles appliquées :

Relation sens-mouvement : Le sens du vecteur est toujours le sens du mouvement

Direction du vecteur : Pointe dans le sens du déplacement

Flèche indicative : Montre le sens du mouvement

8 Train en ligne droite
Définition :

Mouvement rectiligne uniforme : Mouvement en ligne droite à vitesse constante.

Étape 1 : Analyser les conditions du mouvement

Le train roule en ligne droite à vitesse constante

Étape 2 : Considérer la direction

Sur une trajectoire rectiligne, la direction du vecteur vitesse est constante

Étape 3 : Considérer le sens

Le sens du vecteur vitesse est constant tant que le train continue dans le même sens

Étape 4 : Conclusion

Direction et sens du vecteur vitesse sont constants

Réponse finale :

Oui, direction et sens du vecteur vitesse sont constants sur une trajectoire rectiligne uniforme.

Règles appliquées :

Mouvement rectiligne : Direction constante

Mouvement uniforme : Sens constant

Conclusion : Les deux caractéristiques sont constantes

9 Moto autour d'un rond-point
Définition :

Mouvement circulaire : Mouvement sur une trajectoire circulaire.

Étape 1 : Analyser la trajectoire

Le rond-point impose une trajectoire circulaire

Étape 2 : Considérer la direction

La direction du vecteur vitesse change continuellement pour rester tangente au cercle

Étape 3 : Considérer le sens

Le sens du vecteur vitesse dépend du sens de circulation (horaire ou anti-horaire)

Étape 4 : Conclusion

La direction change constamment, le sens dépend du sens de circulation

Réponse finale :

La direction change constamment (tangente au cercle), le sens dépend du sens de circulation.

Règles appliquées :

Toujours tangent : Le vecteur vitesse est tangent à la trajectoire circulaire

Direction variable : Change à chaque instant

Sens constant : Tant que le sens de circulation ne change pas

10 Représentation du vecteur vitesse du bateau
Définition :

Représentation vectorielle : Utilisation d'une flèche orientée pour représenter le vecteur vitesse.

Étape 1 : Identifier la direction

Le bateau navigue vers le sud, donc la direction est sud

Étape 2 : Identifier le sens

Le sens est vers le sud (sens du mouvement)

Étape 3 : Tracer le vecteur

Tracer une flèche pointant vers le bas (représentation du sud)

Étape 4 : Indiquer la norme

La longueur de la flèche dépend de la vitesse du bateau

Réponse finale :

On trace une flèche orientée vers le sud (vers le bas sur la carte) pour représenter le vecteur vitesse.

Règles appliquées :

Direction : Vers le sud (alignement avec la route du bateau)

Sens : Vers le sud (dans le sens du mouvement)

Représentation : Flèche orientée vers le bas pour indiquer le sud

Direction et sens Représentation d’un vecteur vitesse