Sciences et technologie · 6ème · Énergie et Mouvement : Ce qui fait tourner le monde · 2e Trimestre

Décrire un mouvement : trajectoire et vitesse

Les élèves caractérisent un mouvement par sa trajectoire (rectiligne, circulaire, curviligne) et sa vitesse (uniforme, accélérée, ralentie) à partir d'observations.

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 3 - Caractériser un mouvement

À propos de ce thème

La description du mouvement est un thème structurant du Cycle 3 qui pose les bases de la cinématique. Les élèves apprennent à caractériser un mouvement à l'aide de deux critères : la trajectoire (la ligne décrite par l'objet) et l'évolution de sa vitesse. Trois types de trajectoires sont étudiés : rectiligne (en ligne droite), circulaire (en cercle), et curviligne (courbe quelconque). Pour la vitesse, les élèves distinguent un mouvement uniforme, accéléré ou ralenti.

Un point fondamental du programme est la relativité du mouvement : un passager assis dans un train est immobile par rapport au wagon mais en mouvement par rapport au quai. Les élèves doivent toujours préciser « par rapport à quoi » lorsqu'ils décrivent un mouvement. Les activités d'observation en extérieur (chronométrage de courses, analyse de vidéos sportives) et l'utilisation de chronophotographies permettent de « figer » le mouvement pour l'analyser, transformant un phénomène éphémère en objet d'étude mesurable.

Questions clés

1. Differentiate les différents types de trajectoires d'un objet en mouvement.
2. Expliquez comment la vitesse d'un objet peut varier au cours de son mouvement.
3. Analysez l'influence de la trajectoire sur la description d'un mouvement.

Objectifs d'apprentissage

• Classifier des mouvements observés selon leur trajectoire (rectiligne, circulaire, curviligne).
• Comparer la vitesse de différents objets en mouvement en analysant des chronophotographies.
• Expliquer la variation de vitesse d'un objet en mouvement en identifiant les phases accélérée, ralentie ou uniforme.
• Analyser la nécessité de préciser le référentiel pour décrire un mouvement.

Avant de commencer

Identifier les états de la matière

Pourquoi : Comprendre que la matière peut être solide, liquide ou gazeuse est une base pour observer des mouvements variés.

Observer et décrire des objets

Pourquoi : Les élèves doivent être capables d'observer attentivement pour ensuite décrire précisément un mouvement.

Vocabulaire clé

Trajectoire	La ligne décrite par un objet en mouvement dans l'espace. Elle peut être droite, circulaire ou courbe.
Mouvement rectiligne	Un mouvement dont la trajectoire est une ligne droite. L'objet se déplace sans changer de direction.
Mouvement circulaire	Un mouvement dont la trajectoire est un cercle. L'objet tourne autour d'un point fixe.
Mouvement curviligne	Un mouvement dont la trajectoire est une courbe quelconque, ni droite, ni circulaire.
Vitesse uniforme	Un mouvement où la vitesse de l'objet reste constante pendant toute la durée de l'observation.
Référentiel	L'objet ou le système par rapport auquel le mouvement est décrit. Il faut toujours préciser 'par rapport à quoi'.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Un objet est soit en mouvement, soit au repos de manière absolue.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Les élèves oublient de préciser le référentiel. L'exemple du passager dans le train, travaillé en Penser-Partager-Présenter, montre que l'état de mouvement dépend de l'observateur choisi. Cette prise de conscience est un moment charnière dans l'apprentissage.

Idée reçue courante

Si un objet va vite, son mouvement est forcément accéléré.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Il y a confusion entre la valeur de la vitesse et sa variation. L'analyse de chronophotographies où les positions sont régulièrement espacées (mouvement uniforme rapide) permet de distinguer « aller vite » de « accélérer ».

Idée reçue courante

La trajectoire d'un objet est toujours visible, comme une traînée.

Ce qu'il faut enseigner à la place

La trajectoire est une construction scientifique, pas une trace physique. En marquant les positions successives d'une balle et en les reliant, les élèves comprennent que c'est eux qui « dessinent » la trajectoire à partir de données.

Idées d'apprentissage actif

Cercle de recherche: Chronophotographies dans la cour

Les élèves photographient un camarade en mouvement (marche, course, saut) à intervalles réguliers. En superposant les images ou en marquant les positions sur le sol, ils déterminent le type de trajectoire et si la vitesse est constante, croissante ou décroissante.

55 min·Petits groupes

Penser-Partager-Présenter: Le passager du train

L'enseignant demande : « Un passager assis dans un TGV à 300 km/h est-il en mouvement ? ». Chaque élève réfléchit seul, discute avec son voisin, puis la classe débat. L'objectif est de faire émerger la nécessité de préciser le référentiel.

20 min·Binômes

Rotation par ateliers: Les trajectoires

Trois ateliers : tracer la trajectoire d'une bille sur un rail droit, observer la trajectoire circulaire d'un objet attaché à un fil, et dessiner la trajectoire curviligne d'une balle lancée en l'air. Chaque groupe classe ses observations dans un tableau.

45 min·Petits groupes

Galerie marchande: Mouvements du quotidien

Chaque groupe illustre un mouvement de la vie courante (manège, ascenseur, ballon de football, aiguille de montre) et le caractérise par sa trajectoire et l'évolution de sa vitesse. Les affiches sont exposées et les élèves vérifient les classifications de leurs camarades.

35 min·Petits groupes

Liens avec le monde réel

• Les ingénieurs concevant des montagnes russes analysent les trajectoires (curvilignes, circulaires) et les variations de vitesse pour garantir la sécurité et le plaisir des passagers.
• Les pilotes de drones doivent constamment ajuster la trajectoire et la vitesse de leur appareil par rapport au sol ou à un autre objet pour réaliser des prises de vue précises ou des livraisons.
• Dans le domaine du sport, l'analyse vidéo des mouvements des athlètes (coureurs, cyclistes, nageurs) permet d'identifier les trajectoires et les variations de vitesse pour optimiser les performances.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Donnez aux élèves une courte vidéo d'un objet en mouvement (ex: une voiture, une balle lancée). Demandez-leur d'écrire : 1) La trajectoire observée (rectiligne, circulaire, curviligne). 2) La variation de vitesse (uniforme, accélérée, ralentie). 3) Le référentiel implicite utilisé pour leur description.

Vérification rapide

Présentez aux élèves plusieurs schémas de trajectoires. Demandez-leur d'identifier et de nommer chaque type de trajectoire. Posez ensuite une question orale : 'Si un objet suit cette trajectoire, sa vitesse est-elle forcément constante ? Pourquoi ?'

Question de discussion

Proposez la situation suivante : 'Un oiseau vole dans le ciel. Décrivez son mouvement par rapport à un arbre au sol, puis par rapport à l'air qu'il traverse.' Guidez la discussion pour faire émerger la notion de référentiel et la nécessité de le préciser.

Questions fréquentes

Qu'est-ce qu'un référentiel en sciences ?

C'est l'objet ou le lieu par rapport auquel on étudie le mouvement. Par exemple, le sol, le quai d'une gare ou l'intérieur d'un véhicule. Tout mouvement est relatif : il n'existe que par rapport à un référentiel choisi.

Quelle est la différence entre trajectoire rectiligne et curviligne ?

Une trajectoire rectiligne est une ligne droite (ascenseur, train sur une voie droite). Une trajectoire curviligne est une courbe quelconque (ballon lancé en l'air). Le cercle est un cas particulier de trajectoire curviligne (manège, aiguilles d'horloge).

Comment savoir si un mouvement est uniforme ?

On mesure la distance parcourue à intervalles de temps égaux. Si la distance est la même à chaque intervalle, le mouvement est uniforme. Sur une chronophotographie, cela se traduit par des positions régulièrement espacées.

Pourquoi les activités en extérieur sont-elles adaptées à l'étude du mouvement ?

Le mouvement est par nature dynamique et éphémère. En sortant dans la cour pour chronométrer, photographier et mesurer leurs propres déplacements, les élèves vivent le phénomène physiquement. Cette expérience corporelle rend les concepts de trajectoire et de vitesse bien plus concrets qu'un schéma dans un manuel.