Cet article explique ce qu'est la vitesse linéaire en physique. Ainsi, vous découvrirez comment calculer la vitesse linéaire, la relation entre la vitesse linéaire et la vitesse angulaire et, en plus, un exercice résolu étape par étape.
Qu'est-ce que la vitesse linéaire ?
La vitesse linéaire est la variation de la position d'un corps en mouvement par rapport au temps. Dans un mouvement circulaire, la vitesse linéaire est la vitesse qu'a le corps en mouvement à un certain instant et, par conséquent, la vitesse linéaire est tangente à la trajectoire du mouvement circulaire.
Le symbole de la vitesse linéaire est la lettre v, bien qu'elle soit également représentée par le symbole v t car elle peut également être appelée vitesse tangentielle .
La vitesse linéaire est un vecteur toujours tangent à la trajectoire du mobile qui effectue le mouvement circulaire. De même, si la vitesse linéaire est constante, c'est un mouvement circulaire uniforme, mais si la vitesse linéaire est variable, c'est un mouvement circulaire varié.
Formule de vitesse linéaire
La vitesse linéaire moyenne est égale au déplacement linéaire (Δs) divisé par l'intervalle de temps écoulé (Δt). Par conséquent, pour calculer la vitesse linéaire moyenne, la différence entre la position finale et initiale doit être divisée par la différence entre l'instant final et initial (v = Δs/Δt).
La formule pour calculer la vitesse linéaire moyenne entre deux positions sur une trajectoire circulaire est donc :
Où:
-
est la vitesse linéaire moyenne. -
est le décalage linéaire. -
est la variation temporelle. -
est la position finale. -
est la position de départ. -
est l'instant final. -
est l'instant initial.
La vitesse linéaire est exprimée en unités de longueur divisées par des unités de temps. Par conséquent, l’unité de vitesse linéaire dans le Système international est le mètre divisé par seconde (m/s).
Vitesse linéaire et vitesse angulaire
Dans cette section, nous verrons quelle est la relation entre la vitesse linéaire et la vitesse angulaire, puisque la vitesse linéaire d'un corps qui décrit un mouvement circulaire peut également être calculée à partir de la vitesse angulaire.
La vitesse linéaire et la vitesse angulaire sont mathématiquement liées , en particulier, la vitesse linéaire et la vitesse angulaire ont une relation linéaire. Puisque la vitesse linéaire est égale à la vitesse angulaire multipliée par le rayon de la trajectoire du mouvement circulaire.
Ainsi, la formule qui relie la vitesse linéaire à la vitesse angulaire est la suivante :
Où:
- est la vitesse linéaire.
-
est la vitesse angulaire. -
est le rayon de la trajectoire de mouvement rotatif.
Exemple de calcul de vitesse linéaire
Enfin, pour finir de comprendre la notion de vitesse linéaire et comment elle est calculée, nous allons voir un exemple concret dans lequel on retrouve ce type de vitesse.
- Un mobile suit une trajectoire qui décrit un mouvement circulaire uniforme d'un rayon de 7 m. Si la vitesse angulaire du corps est de 1,5 rad/s, quelle est sa vitesse linéaire ?
Pour trouver la vitesse linéaire du mobile qui suit un mouvement circulaire uniforme il suffit d'appliquer la formule vue ci-dessus :
Dans ce cas, l'énoncé du problème nous donne déjà toutes les données dont nous avons besoin, nous insérons donc les valeurs dans la formule et calculons la vitesse linéaire :
