Séquence 3 • 3ème Prépa-Métiers (Cycle 4)

Mouvement, Trajectoire & Vitesse Moyenne

Entraînement Autonome & Préparation DNB Pro

Fiche de Travaux Dirigés (TD)

8 Exercices gradués sur la vitesse $v = \frac{d}{t}$, conversions m/s et km/h, trajectoires et distance d'arrêt.

8 Exercices d'application

1 Exercice 1 : Calcul Direct de Vitesse

★☆☆ (Vitesse m/s et km/h)

Un athlète sprinteur parcourt la distance $d = 100\text{ m}$ en une durée $t = 10{,}0\text{ s}$.
1.1. Calculer sa vitesse moyenne $v$ en mètres par seconde ($\text{m/s}$).
1.2. Convertir cette vitesse en kilomètres par heure ($\text{km/h}$).

2 Exercice 2 : Calcul de Distance Parcourue

★☆☆ (Distance d = v x t)

Une voiture roule à la vitesse moyenne de $v = 110\text{ km/h}$ sur autoroute pendant une durée de $2\text{h } 15\text{min}$ (soit $t = 2{,}25\text{ h}$).
Calculer la distance totale $d$ parcourue en kilomètres.

3 Exercice 3 : Calcul de Durée de Trajet

★☆☆ (Durée t = d / v)

Un véhicule utilitaire doit effectuer une livraison à une distance de $d = 210\text{ km}$. Sa vitesse moyenne estimée est de $v = 70\text{ km/h}$.
Calculer la durée $t$ du trajet en heures.

4 Exercice 4 : Qualification des Trajectoires

★☆☆ (Types de trajectoires)

Indiquer le type de trajectoire (rectiligne, circulaire ou curviligne) pour les objets suivants :
a) Une cabine de téléphérique montant en ligne droite.
b) L'extrémité de l'aiguille des secondes d'une montre.
c) Un ballon de football frappé lors d'un coup franc avec effet.

5 Exercice 5 : Analyse Chronophotographique d'une Chute

★★☆ (Chute libre)

On filme la chute d'une bille d'acier lâchée sans vitesse initiale. La caméra prend une photo tous les $\Delta t = 0{,}1\text{ s}$.
On observe que les distances parcourues entre deux images successives augmentent au cours du temps ($5\text{ cm}$, $15\text{ cm}$, $25\text{ cm}$, $35\text{ cm}$).
5.1. Qualifier la trajectoire et la nature du mouvement de la bille.
5.2. Calculer la vitesse moyenne entre la 3e et la 4e image ($d = 0{,}35\text{ m}$ en $\Delta t = 0{,}1\text{ s}$).

6 Exercice 6 : Comparaison de Vitesses

★★☆ (Conversions)

Trois véhicules circulent sur une voie rapide :
• Véhicule A : $v_A = 22\text{ m/s}$
• Véhicule B : $v_B = 80\text{ km/h}$
• Véhicule C : parcourt $d = 1200\text{ m}$ en $t = 1\text{ minute}$ ($60\text{ s}$).
Classer ces trois véhicules du plus rapide au plus lent en exprimant toutes les vitesses en $\text{km/h}$.

7 Exercice 7 : Téléphone au Volant & Distance de Réaction

★★☆ (Sécurité routière)

Une automobiliste roule sur route départementale à $v = 90\text{ km/h}$ (soit $25\text{ m/s}$).
7.1. Calculer la distance de réaction $D_{R1}$ si son temps de réaction normal est $t_{R1} = 1{,}0\text{ s}$.
7.2. En lisant une notification sur son smartphone, son temps de réaction passe à $t_{R2} = 2{,}5\text{ s}$. Calculer la nouvelle distance de réaction $D_{R2}$.
7.3. Quelle distance supplémentaire le véhicule parcourt-il à l'aveugle ?

8 Exercice 8 : Distance d'Arrêt d'un Motard (Type Brevet)

★★★ (Synthèse Brevet)

Un motocycliste roule à $v = 72\text{ km/h}$ ($20\text{ m/s}$). Son temps de réaction est $t_R = 1{,}0\text{ s}$. Sur sol sec, la distance de freinage est $D_F = 20\text{ m}$. Sur sol mouillé, elle est de $D_F = 40\text{ m}$.
8.1. Calculer la distance de réaction $D_R$.
8.2. Calculer la distance totale d'arrêt $D_{A,\text{sec}}$ sur sol sec.
8.3. Calculer la distance totale d'arrêt $D_{A,\text{pluie}}$ sur sol mouillé.
8.4. Conclure sur la consigne de sécurité à respecter par temps de pluie.