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Vidéo de question : Comparaison des vitesses initiale, finale et moyenne des objets Physique

Les variations de vitesses de trois objets sont représentées dans le graphique. Quel objet a la plus grande vitesse initiale ? [A] I [B] II [C] III [D] Ils ont tous la même vitesse initiale. Quel objet a la plus grande vitesse finale ? [A] I [B] II [C] III [D] Ils ont tous la même vitesse finale. Quel objet a la plus grande vitesse moyenne ? [A] I [B] II [C] III [D] Ils ont tous la même vitesse moyenne. Quel objet était immobile ? [A] I [B] II [C] III [D] Tous les objets étaient en mouvement.

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Transcription de vidéo

Les variations de vitesses de trois objets sont représentées dans le graphique.

Ici, vous pouvez voir que nous avons un graphique avec le temps sur l’axe horizontal et la vitesse d’un objet sur l’axe vertical. Donc, nous avons trois droites tracées sur ce graphique, où la droite rouge représente la façon dont la vitesse de l’objet un varie au fil du temps. La droite bleue représente l’évolution de la vitesse de l’objet deux. Et la droite jaune représente l’évolution de la vitesse de l’objet trois.

La première partie de cette question demande, quel objet a la plus grande vitesse initiale ? A) un, B) deux, C) trois ou D) ils ont tous la même vitesse initiale.

Donc, on nous demande de comparer les vitesses initiales de ces trois objets et de déterminer lequel a la plus grande ou s’ils sont tous la même. La vitesse initiale d’un objet fait référence à sa vitesse au début du graphique. Donc, cela signifie que nous regardons le bord gauche du graphique. Nous voyons souvent que c’est le moment où le temps est nul, mais dans ce cas, ça n’a pas d’importance qu’il n’ait pas été annoté. Les vitesses initiales de chacun des trois objets sont données par la hauteur verticale de la droite qui représente leur mouvement sur le côté gauche du graphique.

Nous regardons le côté gauche du graphique parce que c’est là que la valeur de temps est la plus basse. Il représente le moment où nous avons commencé à prendre des mesures. Donc, c’est là que nous disons que les objets se déplaçaient à leur vitesse initiale. Ainsi, par exemple, pour trouver la vitesse initiale de l’objet un, nous irions vers le haut à partir de ce point. Et lorsque nous atteignons la droite pour l’objet un, la hauteur de la droite à cet endroit nous donne la vitesse initiale. Donc, c’est la vitesse initiale de l’objet un.

De même, cela nous donne la vitesse initiale de l’objet deux. Et cela nous donne la vitesse initiale de l’objet trois. Nous pouvons voir que la droite qui représente le mouvement de l’objet trois commence plus haut que les autres droites, ce qui nous indique que l’objet ayant la plus grande vitesse initiale est l’objet trois. Donc, maintenant, nous pouvons passer à la deuxième partie de la question.

Cette fois on nous demande quel objet a la plus grande vitesse finale. A) Un, B) Deux, C) Trois, ou D) Ils ont tous la même vitesse finale.

Ainsi, dans la première partie de cette question, nous avons trouvé la vitesse initiale des objets en regardant le début du graphique, qui est à gauche. Mais ici, nous cherchons la vitesse finale. Pour trouver la vitesse finale, nous allons aussi loin que possible à droite car il s’agit du dernier instant tracé sur le graphique. Donc, nous regardons ici. Les hauteurs de chaque droite en ce point nous indiquent les vitesses finales de chacun des objets. Ainsi, la vitesse finale de l’objet un est donnée par la hauteur de ce point. La vitesse finale de l’objet deux est donnée par la hauteur de ce point. Et la vitesse finale de l’objet trois est donnée par la hauteur de ce point.

Maintenant, il est fréquent que nous puissions parcourir horizontalement chacun de ces points, et nous puissions lire les valeurs de leur vitesse finale sur l’axe vertical. Cependant, dans cette question, nous n’avons pas de valeurs indiquées sur l’axe vertical ou horizontal. Donc, nous ne pouvons pas dire quelles sont les vitesses finales. Cependant, si on nous avait donné des valeurs sur l’axe vertical, alors la vitesse finale de l’objet un serait donnée par cette valeur, la vitesse finale de l’objet deux serait donnée par cette valeur, et la vitesse finale de l’objet trois serait donnée par cette valeur.

Pour cette question cependant, comme précédemment, il suffit de pouvoir comparer leurs vitesses finales. Nous pouvons voir que parce que la droite de l’objet deux est plus élevée à la fin du graphique que les autres droites, alors l’objet deux doit avoir la vitesse finale la plus grande. Donc, pour cette question, quel objet a la plus grande vitesse finale, la réponse est deux. Passons maintenant à la troisième partie de la question.

Quel objet a la plus grande vitesse moyenne ? A) un, B) deux, C) trois ou D) ils ont tous la même vitesse moyenne.

Dans les parties précédentes de cette question, nous avons comparé les vitesses des objets à des instants spécifiques. Donc, nous avons d’abord étudié leurs vitesses initiales en regardant ici. Et puis, nous avons examiné leurs vitesses finales en regardant l’autre extrémité du graphique. Mais trouver la vitesse moyenne d’un objet est généralement beaucoup plus difficile que de trouver la vitesse à un instant donné. Heureusement, il existe une technique que nous pouvons utiliser pour trouver facilement la vitesse moyenne d’un objet à partir d’un graphique de sa vitesse en fonction du temps, mais uniquement si la vitesse de l’objet varie à un rythme constant.

Cela signifie que nous ne pouvons utiliser cette technique que si le graphique de la vitesse d’un objet dans le temps est une droite. Et heureusement, dans cette question, c’est le cas pour nos trois objets. La façon dont nous trouvons la vitesse moyenne de ces objets est en regardant leurs vitesses au moment qui est à mi-chemin entre l’instant initial et l’instant final de leur trajet. Donc, cela représente l’instant auquel leur voyage a commencé. Et cela représente l’instant où leur voyage se termine. Et à mi-chemin entre les deux, on trouve les vitesses moyennes.

Donc, cela signifie que la hauteur de ce point représente la vitesse moyenne de l’objet deux, la hauteur de ce point représente la vitesse moyenne de l’objet trois et la hauteur de ce point représente la vitesse moyenne de l’objet un. Encore une fois, si nous avions des valeurs sur l’axe des vitesses, le fait de nous déplacer horizontalement à partir de ces points nous permettrait de lire les vitesses moyennes réelles. Malheureusement, dans ce cas, nous ne pouvons pas le faire. Mais nous pouvons toujours comparer les vitesses moyennes de ces objets en regardant les hauteurs relatives de chacun de ces points.

Il est vraiment important de noter que vous ne pouvez utiliser cette technique que lorsque nous regardons le milieu d’un trajet pour calculer la vitesse moyenne lorsque le graphique vitesse-temps est une droite, ce qui signifie que la vitesse varie à un rythme constant. Par exemple, si nous avions un graphique vitesse-temps qui ressemblait à ceci, où la vitesse diminue initialement puis reste la même pendant une période avant d’augmenter, la vitesse au milieu de l’axe des temps n’est pas la vitesse moyenne. De même, si nous avons un graphique courbe vitesse-temps comme celui-ci, calculer la vitesse moyenne devient assez compliqué.

Mais dans notre graphique, nous pouvons voir, en regardant au milieu de l’axe des temps, que l’objet avec la plus grande vitesse moyenne est l’objet un. Nous pouvons également voir que l’objet deux a la vitesse moyenne la plus basse et que la vitesse moyenne de l’objet trois est quelque part entre les deux. Donc, la réponse à cette question, quel objet a la plus grande vitesse moyenne, est un. Donc, maintenant, nous pouvons examiner la quatrième et dernière partie de la question.

Cette fois, on nous demande quel objet était immobile. A) un, B) deux, C) trois ou D) tous les objets se déplaçaient.

Pour répondre à cette question, commençons par réfléchir à ce que nous entendons par en mouvement en opposition à immobile. Nous ne pouvons dire qu’un objet est immobile s’il a une vitesse de zéro. Cela signifie que la question ici équivaut à demander quel objet a une vitesse de zéro. En fait, pour qu’un objet soit considéré comme immobile, il devrait avoir une vitesse de zéro pendant toute cette durée. Donc, pour répondre à cette question, nous devrons regarder notre graphique et déterminer si l’un de ces objets a une vitesse constante de zéro pendant toute cette durée.

Si nous regardons notre graphique, nous pouvons voir que la droite bleue représentant le mouvement de l’objet deux et la droite jaune représentant le mouvement de l’objet trois sont toutes deux en pente. Cela signifie que les deux montrent une variation de vitesse au fil du temps. En fait, nous avons déjà montré comment les vitesses initiales de ces deux objets varient par rapport aux vitesses finales de ces deux objets. Donc, parce que les vitesses varient, nous savons que ces deux objets sont effectivement en mouvement, nous pouvons donc éliminer les options B et C.

Cependant, il est un peu plus compliqué de déterminer si l’objet un a une vitesse nulle ou non. Et la raison en est que l’axe vertical, qui montre la vitesse, n’a pas de mesures. Sur de nombreux graphiques, zéro sur l’axe vertical est situé au point où l’axe vertical rencontre l’axe horizontal, dans ce cas, en bas du graphique. Donc, il est tentant de supposer que c’est le cas avec ce graphique.

Cependant, ce n’est pas toujours le cas. Il pourrait être tout aussi vrai que le point représentant zéro sur l’axe vertical est situé ici, ou même ici. Et en ce point est en effet le point où la vitesse est égale à zéro. Ensuite, cela signifierait que l’objet un ne bouge pas réellement parce qu’il reste à une vitesse constante de zéro pendant toute la durée étudiée.

Cependant, une propriété importante de la vitesse nous dit que ce n’est pas le cas. La vitesse est une grandeur scalaire, ce qui signifie que seule sa taille, ou sa amplitude, compte. Peu importe si un objet se déplace vers le haut, le bas, l’avant ou vers l’arrière. Si il se déplace, sa vitesse sera positive. Cela signifie que la vitesse ne peut pas prendre de valeurs négatives. Puisque nous pouvons voir que les objets deux et trois ont des vitesses inférieures à ce point, nous savons que ce point ne peut pas représenter une vitesse nulle car aucun objet ne peut avoir une vitesse inférieure à zéro.

Donc, cela signifie que l’objet un n’a pas une vitesse de zéro. Au lieu de cela, il a une valeur positive constante de vitesse pendant toute la durée étudiée Cela signifie donc que nous pouvons également éliminer l’option A. La bonne réponse est D, tous les objets étaient en mouvement.

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