Points essentiels Accélération
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Points essentiels Accélération
Points essentiels •Accélération; •Équation d’un M.R.U.A. •Analyse graphique •Graphe x (t); •Graphe v (t); •Applications en radiologie. Accélération • Taux de variation de vitesse (durant un certain temps) – un changement de vitesse implique une accélération – 3 possibilités: ↑ v , ↓ v ou ∆ direction • formule: v f - vi v - v o a = ∆v = = ∆t t - t t f i unités v en m/s t en s a = m/s2 1 Exemple Une automobile met 15 secondes pour passer du repos à la vitesse finale de 100 km/h. Calculez l’accélération typique de cette automobile. Exemple Vous dévalez une pente en skis à la vitesse de 10 m/s. Décelant un danger, vous décidez de freiner en réduisant votre vitesse à 2 m/s. Si le freinage a duré 8 secondes, quelle fut votre accélération moyenne? Équation de la vitesse dans un MRUA v = vo + at où v : vitesse d’un MRUA à tout instant t (m/s) v0: vitesse initiale (m/s) a: accélération (m/s2) t: instant considéré (s) 2 Analyse graphique a = pente de la droite = ∆v/ ∆t V v v - v × t/2 v - vo 0 v0 v0 t t t ∆x = aire sous la droite x = x0 + v0 t + 1/2 a t 2 Équations du MRUA v = v o + at 1 x = xo + v0t + at 2 2 v 2 = v02 + 2a ( x − x0 ) Exemple La vitesse d’une automobile est initialement de 12 m/s. Après une accélération constante pendant 8 secondes, sa vitesse devient égale à 22 m/s. a) Calculez l’accélération de l’automobile. b) Faites un tableau de données comprenant la vitesse v et la position x de l’automobile pour t compris entre 0 s et 8 s puis tracez le graphique de v et de x en fonction de t de cette automobile. 3 Tableau de la position et de la vitesse horaire de l’automobile t (s) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 v (m/s) 12,0 13,3 14,5 15,8 17,0 18,3 19,5 20,8 22,0 x (m) 0,00 12,6 26,5 41,6 58,0 75,6 94,5 115 136 Graphique de la vitesse horaire de l’automobile • La vitesse de l’automobile est croissante. • Elle augmente au rythme de 1,25 m/s à chaque seconde. v (m /s) 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 t (s) 10 Graphique de la position horaire de l’automobile 160 x (m) • Il ne s’agit pas d’une droite (parabole). • La vitesse n’est pas constante. • On suppose que la position initiale x0 = 0 m. 140 120 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 t (s) 10 4 Exemple Une voiture, initialement à l’origine (x0 = 0 m) possédant une vitesse initiale de 7 m/s freine avec une accélération de – 2 m/s2. A) Écrire l’équation de la vitesse et de la position de cette voiture en fonction du temps. B) À quel instant la voiture s’arrête-t-elle? C) Tracer le graphique de v en fonction de t pour toute la durée de l’accélération. D) Calculez l’aire sous la droite de ce graphique entre 0 s et 3,5 s et dire ce qu’elle représente. a) Écrire l’équation de la vitesse et de la position de cette voiture en fonction du temps. Exemple (suite) b) À quel instant la voiture s’arrête-t-elle? Exemple (suite) c) Tracez le graphique de la vitesse horaire pour toute la durée de la décélération. 5 Exemple (suite) d) Calculez l’aire sous la courbe de ce graphique entre 0 et 3,5 s. Application de la vitesse v et de l’accélération a en radiologie • Énergie cinétique (mouvement) des e- dans la production des rayons X. • En contrôlant la vitesse v des e- on contrôle l’énergie des photons émis (radiation). • Lorsqu’un e- s’approche suffisamment d’un atome, il dévie et freine a < 0 en se débarrassant de la majeure partie de son énergie cinétique sous forme de rayons X. Les rayons X obtenus par le freinage des électrons du faisceau est appelé rayonnement de freinage ou bremsstrahlung Tube à rayon X Tube de verre sous vide Anode rotative axe de rotation électrons moteur à induction double filament Rayons-X • Dans le tube à rayons X, un double filament éjecte des électrons par effet thermoïonique et ceux-ci sont alors accélérés vers l’anode rotative où ils serviront ensuite à générer des rayons X. 6 Exercices suggérés 0301, 0302, 0304, 0305 et 0306 7