Un patineur glisse sur une patinoire sans frottements. Selon le principe d'inertie, que va-t-il se passer ?

Il va continuer à glisser à vitesse constante

Il va s'arrêter après quelques mètres

⚗️ Physique-Chimie3e3èmeSans inscription

Mécanique — Mouvements et référentiels

Programme en vigueur — arrêté du 9 novembre 2015, applicable en 3ème depuis la rentrée 2016. Voir le texte

Mesure annoncée pour 2027, non confirmée réglementairement au 9 septembre 2026. Ce que l'on sait

Systèmes de référence. Description du mouvement : rectiligne uniforme, accéléré, décéléré. Vitesse = distance/durée. Principe d'inertie (Newton 1). Représentation des vecteurs vitesse.

La règle d'or

Un mouvement ne se décrit jamais seul : il faut d'abord préciser par rapport à quel référentiel on l'observe.

L'erreur que tout le monde fait

Affirmer qu'un objet qui avance à vitesse constante ne subit aucune force.

Le principe d'inertie dit autre chose : lorsqu'un objet va tout droit à vitesse constante, les forces qu'il subit se compensent. Elles existent bel et bien, c'est leur somme qui est nulle.

Écrire « les forces se compensent », jamais « il n'y a pas de force ».

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Notions à maîtriser

référentiel
rectiligne uniforme
vitesse
principe d'inertie
Newton
vecteur vitesse

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Fiche de révision

Mouvements et référentiels : tout comprendre !

Mécanique — Mouvements et référentiels 1. Qu’est-ce qu’un mouvement ? Un mouvement correspond au changement de position d’un objet dans l’espace au cours du temps. Pour le décri

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Un passager assis dans un TGV est-il immobile, ou file-t-il à 300 km/h ? Les deux réponses sont justes, et c'est tout le chapitre : un mouvement n'existe jamais seul, il existe par rapport à quelque chose. Choisir ce quelque chose — le référentiel — est le premier geste de la mécanique, et la première question du brevet.

1Le référentiel : ce par rapport à quoi on décrit

Définition

référentiel — Le référentiel est l'objet par rapport auquel on décrit le mouvement. Changer de référentiel change la description : le passager est immobile dans le référentiel du wagon, et en mouvement rectiligne dans le référentiel du sol. Aucune des deux descriptions n'est plus vraie que l'autre — elles répondent à deux questions différentes.

Le même passager, deux référentiels : immobile par rapport au wagon, en mouvement par rapport au sol.

Au collège, le référentiel employé est presque toujours le référentiel terrestre — un objet fixé au sol. Il n'est jamais sous-entendu : une phrase de conclusion qui ne le nomme pas est une phrase incomplète, et le correcteur le compte comme tel. On écrit « dans le référentiel terrestre, le mouvement est rectiligne uniforme », jamais « le mouvement est rectiligne uniforme ».

2Décrire un mouvement : trajectoire et vitesse

Définition

trajectoire — La trajectoire est la ligne décrite par un point de l'objet au cours du temps. Elle est rectiligne si c'est une droite, circulaire si c'est un cercle, curviligne dans les autres cas. Elle dépend, elle aussi, du référentiel : la valve d'une roue de vélo décrit un cercle dans le référentiel du vélo, et une courbe ondulée dans le référentiel du sol.

Définition

vitesse moyenne — La vitesse moyenne est le quotient de la distance parcourue par la durée du parcours. C'est une moyenne sur tout le trajet : elle ne dit rien de la vitesse à un instant donné, celle que lit le compteur.

v = \frac{d}{t}

Règle

Deux unités de vitesse coexistent, et il faut savoir passer de l'une à l'autre. Pour aller des km/h vers les m/s, on divise par 3,6 ; pour revenir, on multiplie par 3,6. Ce 3,6 n'est pas une convention : une heure vaut 3 600 secondes et un kilomètre 1 000 mètres, et 3 600 divisé par 1 000 fait bien 3,6.

36 \div 3, 6 = 10

Piège

Calculer une vitesse en divisant 24 km par « 1 h 30 », écrit 1,30 dans la calculatrice.

Pourquoi — Une durée ne se compte pas en base 10 : 1 h 30 min vaut 1,5 h et non 1,30 h. L'erreur donne 18,5 km/h au lieu de 16 km/h — un résultat plausible, du bon ordre de grandeur, et faux. C'est l'erreur la plus fréquente de tout le chapitre, et elle ne se voit jamais sur la copie.

Le réflexe — Convertir la durée en heures décimales avant d'ouvrir la calculatrice : 30 min font 0,5 h, 15 min font 0,25 h, 45 min font 0,75 h, 20 min font un tiers d'heure.

Exemple

Un coureur parcourt 400 m en 50 s. Calculer sa vitesse moyenne en m/s, puis en km/h.

On divise la distance par la durée, les deux étant déjà dans les unités du système international : $400 \div 50 = 8$
Sa vitesse moyenne vaut donc 8 m/s. Pour l'exprimer en km/h, on multiplie par 3,6 : $8 \times 3, 6 = 28, 8$

8 m/s, soit 28,8 km/h

Calculer une vitesse, une distance ou une durée

Repérer laquelle des trois grandeurs est demandée, et lesquelles sont données.
Convertir les durées en heures décimales, ou en secondes, selon l'unité de vitesse visée.1 h 30 = 1,5 h ; 2 min 30 s = 150 s.
Appliquer la relation dans le sens utile. $d = v \times t$
Contrôler l'ordre de grandeur : un piéton marche à environ 5 km/h, un cycliste roule autour de 20 km/h, une voiture sur autoroute à 130 km/h.
Écrire la réponse avec son unité et une phrase — un nombre nu ne vaut aucun point.

3Le vecteur vitesse, et ce qu'il montre

Définition

vecteur vitesse — Le vecteur vitesse d'un point porte trois informations à la fois : sa direction — celle de la trajectoire au point considéré —, son sens — celui du déplacement — et sa valeur, représentée par la longueur de la flèche. Une valeur seule ne suffit pas à décrire un mouvement : deux voitures qui se croisent à 50 km/h ont la même valeur de vitesse et des vecteurs vitesse opposés.

Chronophotographie : des positions relevées à intervalles de temps égaux. L'espacement des points donne la nature du mouvement.

Règle

Sur une chronophotographie — des positions relevées à intervalles de temps égaux — l'espacement des points se lit directement. Espacement constant : mouvement uniforme, la valeur de la vitesse ne change pas. Espacement croissant : mouvement accéléré. Espacement décroissant : mouvement ralenti. La condition « intervalles égaux » n'est pas un détail : sans elle, l'espacement ne dit plus rien.

4Le principe d'inertie

Règle

Principe d'inertie, première loi de Newton. Dans un référentiel terrestre, si les forces qui s'exercent sur un objet se compensent, alors cet objet est soit immobile, soit en mouvement rectiligne uniforme — et réciproquement. Autrement dit : ce qui a besoin d'une cause n'est pas le mouvement, c'est le changement de mouvement.

Piège

Croire qu'un objet en mouvement a besoin d'une force pour continuer d'avancer.

Pourquoi — C'est l'intuition de tout le monde, et elle vient de ce qu'ici-bas les frottements ne s'arrêtent jamais : un palet lancé sur le sol ralentit parce qu'il frotte, pas parce qu'il « perd son élan ». Sur un coussin d'air, le même palet garde sa vitesse indéfiniment. Une force ne sert pas à entretenir un mouvement, elle sert à le modifier.

Le réflexe — Se demander ce qui change. Si la vitesse ne change ni en valeur ni en direction, les forces se compensent — même si l'objet file à 300 km/h.

C'est aussi ce qui explique la ceinture de sécurité. Lors d'un choc, la voiture s'arrête ; le passager, lui, n'a aucune raison de s'arrêter et poursuit son mouvement à la vitesse qu'il avait. La ceinture est précisément la force qui manquait. À 50 km/h, un passager de 60 kg n'est pas retenu par ses bras : la force nécessaire dépasse largement ce qu'un corps peut exercer.

▢Ai-je nommé le référentiel dans ma phrase de conclusion ?
▢Mes durées sont-elles en heures décimales — 1 h 30 vaut 1,5 h — ou en secondes ?
▢Mon unité de vitesse est-elle cohérente avec celles de la distance et de la durée ?
▢Pour passer des km/h aux m/s, ai-je divisé par 3,6 ?
▢Ai-je décrit le mouvement par sa trajectoire et par sa vitesse ?
▢Ma réponse est-elle une phrase, avec son unité et un ordre de grandeur plausible ?

L'essentiel en 10 points

·Un mouvement se décrit toujours par rapport à un référentiel — le nommer dans la conclusion.
·Trajectoire : rectiligne, circulaire ou curviligne. Elle dépend du référentiel.
· $v = \frac{d}{t}$ , et les deux autres formes s'en déduisent : $d = v \times t$ et $t = \frac{d}{v}$ .
·km/h → m/s : diviser par 3,6. m/s → km/h : multiplier par 3,6.
·1 h 30 vaut 1,5 h, jamais 1,30 h : convertir avant de calculer.
·Chronophotographie à intervalles égaux : espacement constant → uniforme, croissant → accéléré, décroissant → ralenti.
·Vecteur vitesse : direction, sens et valeur. Une valeur seule ne décrit pas un mouvement.
·Principe d'inertie : forces compensées ⟺ immobile ou rectiligne uniforme. Un mouvement circulaire uniforme n'y entre pas.
·Distance d'arrêt = distance de réaction + distance de freinage.
·Principe d'inertie — première loi de Newton : ce qui exige une cause n'est pas le mouvement, c'est son changement.

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Au sommaire du cours

1. Le référentiel : ce par rapport à quoi on décrit
2. Décrire un mouvement : trajectoire et vitesse
3. Le vecteur vitesse, et ce qu'il montre
4. Le principe d'inertie

Conforme au programme officiel · version 2026.1.

Exercices corrigés

Décrire le mouvement dans deux référentiels différents. Rédiger une phrase complète à chaque fois.

Raisonner

a.Un livre posé sur la tablette d'un TGV qui roule à vitesse constante, dans le référentiel du wagon, puis dans le référentiel terrestre.
b.Une cabine de grande roue, dans le référentiel terrestre.
c.La valve d'une roue de vélo, dans le référentiel du vélo, puis dans le référentiel du sol.

›Voir le corrigé

a. Dans le référentiel du wagon, le livre est immobile. Dans le référentiel terrestre, il est en mouvement rectiligne uniforme : il suit le train.
b. Dans le référentiel terrestre, la cabine décrit un mouvement circulaire uniforme si la roue tourne à vitesse constante.
c. Dans le référentiel du vélo, la valve a un mouvement circulaire. Dans le référentiel du sol, sa trajectoire est une courbe ondulée, ni droite ni circulaire : elle est curviligne.
La leçon des trois : le même objet reçoit trois descriptions différentes selon ce qu'on prend comme repère, et aucune n'est fausse.

Calculer la vitesse moyenne. Donner le résultat dans l'unité demandée.

Calculer

a.Un cycliste parcourt 24 km en 1 h 30 min. Vitesse en km/h.
b.Un TGV parcourt 450 km en 2 h 30 min. Vitesse en km/h.
c.Exprimer la vitesse du TGV en m/s.

›Voir le corrigé

a. La durée s'écrit 1,5 h et non 1,30 h : $24 \div 1, 5 = 16$
Le cycliste roule donc à 16 km/h.Ordre de grandeur cohérent : un cycliste de loisir roule entre 15 et 25 km/h.
b. La durée vaut 2,5 h : $450 \div 2, 5 = 180$
c. On divise par 3,6 pour passer des km/h aux m/s : $180 \div 3, 6 = 50$
Le TGV roule à 180 km/h, soit 50 m/s.

La chronophotographie ci-dessous a été relevée toutes les 0,1 s. Répondre aux trois questions.

Analyser

a.Quelle est la nature du mouvement ? Justifier par l'espacement des points.
b.Représenter, sans calcul, le vecteur vitesse au troisième point : direction, sens, longueur relative.
c.Les forces qui s'exercent sur le mobile se compensent-elles ? Justifier par le principe d'inertie.

Positions d'un mobile relevées toutes les 0,1 s.

›Voir le corrigé

a. Les intervalles de temps sont égaux et l'espacement des points augmente : le mouvement est rectiligne accéléré.
b. Le vecteur vitesse au point 3 est porté par la trajectoire, dirigé vers la droite, et sa longueur est intermédiaire entre celles des points 2 et 4 — plus long que le premier, plus court que le dernier.
c. Non. La valeur de la vitesse change, donc le mouvement n'est ni immobile ni rectiligne uniforme : d'après le principe d'inertie, les forces ne se compensent pas.
Attention à l'ordre du raisonnement : on observe le mouvement, puis on en déduit les forces. Jamais l'inverse.

Utiliser la relation entre vitesse, distance et durée dans les deux autres sens.

Calculer

a.Une voiture roule à 90 km/h pendant 2 h. Quelle distance parcourt-elle ?
b.Combien de temps faut-il pour parcourir 120 km à 80 km/h ?
c.Le son se déplace à 340 m/s dans l'air. On entend le tonnerre 5 s après l'éclair. À quelle distance est tombée la foudre ?

›Voir le corrigé

a. La distance est le produit de la vitesse par la durée : $90 \times 2 = 180$
Elle parcourt 180 km.
b. La durée est le quotient de la distance par la vitesse : $120 \div 80 = 1, 5$
Soit 1,5 h, c'est-à-dire 1 h 30 min — et non 1 h 50 min.
c. La lumière arrive presque instantanément ; c'est donc la durée du trajet du son : $340 \times 5 = 1700$
La foudre est tombée à 1 700 m, soit 1,7 km.

Principe d'inertie. Pour chaque situation, dire si les forces se compensent et justifier en une phrase.

Raisonner

a.Un lustre suspendu au plafond.
b.Un parachutiste qui descend à vitesse constante, parachute ouvert.
c.Une cabine de grande roue qui tourne à vitesse constante.
d.Une pomme qui vient de se détacher de sa branche.

›Voir le corrigé

a. Oui : le lustre est immobile dans le référentiel terrestre. Son poids est compensé par la tension du fil.
b. Oui : la trajectoire est rectiligne et la vitesse constante. Le poids est compensé par la force de frottement de l'air sur la voilure.
c. Non, et c'est le piège de l'exercice. La valeur de la vitesse ne change pas, mais sa direction change à chaque instant : le mouvement est circulaire, donc pas rectiligne uniforme.
d. Non : la pomme accélère en tombant. Seul son poids agit, et rien ne le compense.
Le point c est celui qui départage les copies : le principe d'inertie exige un mouvement rectiligne uniforme, pas seulement une vitesse constante.

Distance d'arrêt. Une voiture roule à 90 km/h sur route sèche. Le temps de réaction du conducteur est de 1 s.

Modéliser

a.Convertir la vitesse en m/s.
b.Calculer la distance parcourue pendant le temps de réaction.
c.La distance de freinage mesurée est de 45 m. En déduire la distance d'arrêt.
d.Sur route mouillée, la distance de freinage double. Calculer la nouvelle distance d'arrêt et commenter.

›Voir le corrigé

a. On divise par 3,6 : $90 \div 3, 6 = 25$
La voiture avance de 25 m chaque seconde.
b. Pendant la seconde de réaction, le conducteur n'a encore rien fait : la voiture garde sa vitesse. $25 \times 1 = 25$
c. La distance d'arrêt est la somme de la distance de réaction et de la distance de freinage : $25 + 45 = 70$
d. Sur route mouillée, la distance de freinage passe à 90 m : $25 + 90 = 115$
La distance d'arrêt passe de 70 m à 115 m, soit plus d'une fois et demie. La distance de réaction, elle, n'a pas bougé : c'est le freinage seul qui se dégrade, et c'est ce que la pluie change.

Ce qui rapporte des points, ce qui en coûte

Nommer le référentiel dans la description du mouvement1 ptPerdu si : Décrire un mouvement sans dire par rapport à quoi
Convertir la durée en écriture décimale avant le calcul2 ptsPerdu si : Diviser par 1,30 au lieu de 1,5 et obtenir un résultat plausible mais faux
Diviser par 3,6 pour passer des km/h aux m/s1 ptPerdu si : Multiplier au lieu de diviser, et annoncer une vitesse douze fois trop grande
Justifier la nature du mouvement par l'espacement des points2 ptsPerdu si : Annoncer « accéléré » sans dire ce qu'on a observé
Appliquer le principe d'inertie dans le bon sens : du mouvement vers les forces3 ptsPerdu si : Conclure « les forces se compensent » pour un mouvement circulaire uniforme
Terminer par une phrase avec l'unité1 ptPerdu si : Un nombre nu, qui ne vaut aucun point même s'il est juste

La méthode

Décrire un mouvement proprement

1
Nommer le référentiel choisi, par exemple le sol, le train, ou un autre objet.
2
Donner la trajectoire : rectiligne, circulaire, ou quelconque.
3
Donner l'évolution de la vitesse : uniforme, accélérée, ou ralentie.
4
Calculer la vitesse en divisant la distance par la durée, avec des unités cohérentes.
Des mètres et des secondes donnent des mètres par seconde ; des kilomètres et des heures donnent des kilomètres par heure.
5
Formuler la conclusion en une phrase reprenant le référentiel, la trajectoire et la vitesse.

Se tester

Touches 1 à 4

Physique-Chimie3ème

Question 1

Un mobile part du repos et parcourt

100 \ \text{m}

10 \ \text{s}

avec une accélération constante. Quelle est son accélération en

m/s^2

Aucun compte requis — réponds, la correction s'affiche aussitôt.

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Se tester en conditions de contrôle

4 contrôles sur ce chapitre, chacun avec sa durée, son barème sur vingt et un corrigé qui explique chaque réponse. Trois niveaux — Essentiel, Standard, Approfondi — se complètent sans reposer une question : on commence par celui qui correspond, et la note dit lequel faire ensuite.

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Questions fréquentes

Mécanique — Mouvements et référentiels : c'est en quelle classe ?

Ce chapitre est au programme de Physique-Chimie au collège, en classe de 3ème, année du Brevet. Il est défini par le Bulletin Officiel de l'Éducation nationale, le texte de référence qui fixe ce qui doit être enseigné dans chaque matière.

Que faut-il savoir sur Mécanique — Mouvements et référentiels ?

Systèmes de référence. Description du mouvement : rectiligne uniforme, accéléré, décéléré. Vitesse = distance/durée. Principe d'inertie (Newton 1). Représentation des vecteurs vitesse. Les notions à maîtriser sont : référentiel, rectiligne uniforme, vitesse, principe d'inertie, Newton, vecteur vitesse.

Où télécharger la fiche PDF de Mécanique — Mouvements et référentiels ?

Sur cette page, dans le bloc « Imprimer » : 3 documents à télécharger — le cours, les exercices et le corrigé — soit 7 pages au format A4, prêtes à imprimer. Le téléchargement est gratuit, immédiat, et ne demande ni compte ni adresse e-mail.

Le corrigé de Mécanique — Mouvements et référentiels est-il fourni ?

Oui, et c'est un document à part : chaque exercice y est repris étape par étape, avec le barème détaillé en fin de fiche — ce qui est attendu, combien de points, et ce qui fait perdre le point. Un parent qui ne se souvient plus du programme peut corriger une copie avec.

Mécanique — Mouvements et référentiels peut-il tomber au Brevet ?

Ce chapitre fait partie du programme officiel de 3ème, il entre donc dans le périmètre du Brevet. Le sujet exact varie chaque année et aucun chapitre n'est garanti, mais l'ensemble du programme de l'année est susceptible d'être évalué : mieux vaut ne pas parier sur des impasses.

Comment réviser Mécanique — Mouvements et référentiels efficacement ?

Commence par lire la fiche de révision pour remettre la règle en place, puis enchaîne immédiatement sur le quiz de cette page. Répondre juste après avoir lu ne suffit pas : reviens sur le chapitre deux ou trois jours plus tard. C'est l'espacement des révisions, plus que leur durée, qui fait tenir une notion en mémoire. Une session de quinze minutes répétée vaut mieux qu'une heure unique.

Faut-il un compte pour s'entraîner sur Mécanique — Mouvements et référentiels ?

Non. Les quiz, les corrections détaillées et les fiches de révision sont accessibles sans créer de compte et sans donner d'adresse e-mail. Le compte gratuit sert uniquement à conserver la progression d'un appareil à l'autre.

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