Physique-Chimie : Mouvement dans un champ uniforme (pesanteur, champ électrique)

Introduction

Le mouvement dans un champ uniforme concerne des situations où une force reste constante en magnitude et direction. Deux exemples classiques sont la pesanteur et le champ électrique.

1. Mouvement dans un champ de pesanteur

1.1. Forces en présence

La force de pesanteur sur un objet de masse \(m\) est \(ec{F} = m ec{g}\), où \(ec{g}\) est l'accélération gravitationnelle (en France, environ \(\mathbf{9,8\, m/s^2}\)).

1.2. Disposition du mouvement

• Si l'objet est lâché sans vitesse initiale, il subit une accélération constante \(ec{g}\).
• Les équations de mouvement s'appliquent comme pour un mouvement rectiligne uniformément accéléré :

Vitesse en fonction du temps : \[ v(t) = v_0 + g t \]

Position en fonction du temps : \[ y(t) = y_0 + v_0 t + rac{1}{2} g t^2 \]

2. Mouvement dans un champ électrique uniforme

2.1. Force électrique

Une particule chargée \(q\) dans un champ électrique uniforme \(ec{E}\) subit une force \(ec{F} = q ec{E}\).

2.2. Mouvement

• La force étant constante, l'accélération électrique est donnée par : \[ ec{a} = rac{ec{F}}{m} = rac{q}{m} ec{E} \]
• Les équations de mouvement sont similaires à celles du mouvement rectiligne uniformément accéléré :

Vitesse en fonction du temps : \[ v(t) = v_0 + rac{q}{m} E t \]

Position : \[ x(t) = x_0 + v_0 t + rac{1}{2} rac{q}{m} E t^2 \]

Résumé

• Dans un champ uniforme, la force est constante, conduisant à une accélération constante.
• Les mouvements sont décrits par des équations de mouvement à accélération constante.
• Les exemples courants : chute libre, accélération d'une particule chargée dans un champ électrique.