▷ Accélération

Cet article explique ce qu'est l'accélération en physique. Ainsi, vous trouverez la signification de l'accélération en physique, comment calculer l'accélération d'un corps, des exemples d'accélérations et d'autres concepts physiques liés à l'accélération.

Qu’est-ce que l’accélération ?

L'accélération est une grandeur qui indique la variation de la vitesse d'un corps par unité de temps. En physique, l’accélération est définie comme le rapport entre l’augmentation de la vitesse et l’augmentation du temps.

L'accélération peut être due à la fois à un changement dans l'amplitude de la vitesse et dans sa direction. Ainsi, un corps qui accélère signifie qu’il se déplace plus vite ou qu’il change de direction.

Par exemple, si l'accélération d'un corps en mouvement est de 1 m/s ² , cela signifie que le corps ira plus vite de 1 m/s chaque seconde. Donc si à l'instant t=5 s sa vitesse était de 3 m/s, à l'instant t=6 s elle aura une vitesse de 4 m/s.

Gardez à l’esprit que l’accélération est une quantité vectorielle, donc en physique elle est représentée par un vecteur. Cela signifie que l’accélération a un sens et une direction :

Si l’accélération a la même direction et la même direction que la vitesse, le corps ira de plus en plus vite.
Si l'accélération a la même direction que la vitesse mais que leurs directions sont opposées, le corps ira de plus en plus lentement jusqu'à s'arrêter ou même reculer.
Si l’accélération a une direction différente de la vitesse, le corps changera de direction.

Généralement, en physique, le symbole de l’accélération est la lettre a.

formule d'accélération

L'accélération est égale à la variation de vitesse (Δv) divisée par la variation de temps (Δt). Par conséquent, en physique, pour calculer l’accélération d’un corps, la différence entre la vitesse finale et initiale doit être divisée par la différence entre l’instant final et initial (a = Δv/Δt).

La formule pour calculer l’accélération en physique est donc la suivante :

Où:

$a$ est l'accélération.
$\Delta v$ est l'incrément de vitesse.
$\Delta t$ est la variation temporelle.
$v_f$ est la vitesse finale.
$v_i$ est la vitesse initiale.
$t_f$ est l'instant final.
$t_i$ est l'instant initial.

L'accélération est exprimée en unités de vitesse divisées par des unités de temps. Par conséquent, l'unité d'accélération dans le Système International (SI) est le mètre divisé par seconde au carré (m/s ² ).

La valeur de l’accélération d’un mobile doit être interprétée comme suit :

a>0 : si l'accélération est positive, cela signifie que la vitesse augmente avec le temps.
a<0 : si l'accélération est négative, cela signifie que la vitesse diminue avec le temps.
a=0 : si l'accélération est nulle, cela signifie que la vitesse est constante dans le temps.

➤ Voir : Formule de vitesse

Exemples d'accélération

Maintenant que nous connaissons la définition de l'accélération et quelle est sa formule, regardons plusieurs exemples de valeurs d'accélération dans la vie de tous les jours pour mieux assimiler le concept.

Accélération d'un ascenseur avec passagers : 1 m/s ²
Accélération d'un cycliste : 1,7 m/s ²
Accélération d'une voiture de course : 8-9 m/s ²
Accélération due à la gravité : 9,81 m/s ²
Accélération de freinage à l'ouverture d'un parachute : 30 m/s ²
Accélération du lancement du vaisseau spatial : 40-60 m/s ²
Accélération du piston d'un moteur à combustion interne : 300 m/s ²

Accélération moyenne et accélération instantanée

Dans cette section, nous verrons la différence entre l'accélération moyenne et l'accélération instantanée, car ce sont deux types d'accélération différents fréquemment utilisés en physique.

L' accélération moyenne est l'accélération à laquelle un corps en mouvement aurait effectué un déplacement s'il s'était déplacé avec une accélération constante tout au long du trajet. L'accélération moyenne est calculée en divisant la variation de vitesse par l'intervalle de temps écoulé.

$a_m=\cfrac{\Delta v}{\Delta t}=\cfrac{v_f-v_i}{t_f-t_i}$

➤ Voir : Exercice résolu sur l'accélération moyenne

D'autre part, l'accélération instantanée est l'accélération qu'un corps a à un instant précis, de sorte que l'accélération instantanée d'un corps peut changer à chaque instant. Mathématiquement, l'accélération instantanée est définie comme la limite de l'accélération moyenne lorsque l'intervalle de temps tend vers zéro :

$\displaystyle \vv{a_i}=\lim_{\Delta t\to 0}\vv{a_m}=\lim_{\Delta t\to 0}\frac{\Delta \vv{v_i}}{\ Delta t}=\frac{d\vv{v_i}}{dt}$

➤ Voir : Exercice résolu sur l'accélération instantanée

Composantes intrinsèques de l’accélération

Nous verrons ensuite quelles sont les composantes intrinsèques de l’accélération et à quoi sert chacune de ces composantes vectorielles.

L'accélération est composée de deux composantes intrinsèques : l'accélération tangentielle (a _t ) et l'accélération normale (a _c ).

Accélération tangentielle (ou accélération linéaire) : c'est la composante de l'accélération qui modifie le module de vitesse. L'accélération tangentielle est tangente à la trajectoire du mobile.
Accélération centripète (ou accélération normale) : c'est la composante de l'accélération qui modifie la direction de la vitesse. L'accélération centripète est perpendiculaire à la vitesse du corps en mouvement.

➤ Voir : Accélération tangentielle (ou accélération linéaire)
➤ Voir : Accélération centripète (ou accélération normale)

accélération tangentielle et accélération centripète

Ainsi, l’amplitude de l’accélération est équivalente à la racine carrée de la somme des carrés de ses composantes intrinsèques :

$|\vv{a}|=\sqrt{a_t^2+a_c^2}$

Par exemple, un corps qui décrit un mouvement circulaire non uniforme présente à la fois une accélération tangentielle et une accélération centripète, puisque sa vitesse change de module et de direction.

➤ Voir : Qu'est-ce qu'un mouvement circulaire ?

Accélération et force

Enfin, nous verrons quelle est la relation entre l’accélération et la force, puisqu’il s’agit de deux concepts physiques mathématiquement liés.

La force appliquée à un corps est égale à la masse du corps multipliée par l'accélération subie par ledit corps.

$F=m\cdot a$

En bref, la force et l’accélération ont une relation directement proportionnelle. Ainsi, plus l’accélération d’un corps est grande, plus la force qui lui est appliquée est grande.

Accélération (physique)