Chapitre 4 – Cinématique du point matériel
b) Définition d’un point matériel
On appelle point matériel un solide dont la position est entièrement définie par la seule
donnée des trois coordonnées d’un point du solide. Cela revient à négliger tout effet
de rotation du solide sur lui-même ou son extension spatiale.
c) Validité du concept de point matériel
Si on considère par exemple un ballon, peut-on le considérer comme un point matériel ?
Dans le cas d’un ballon de rugby, sa rotation sur lui-même est le plus souvent visible
du fait de sa forme ovoïdale. Il paraît alors difficile d’assimiler le ballon de rugby à un
point ; le seul cas envisageable est celui d’une translation au cours de laquelle le ballon
ne tourne pas sur lui-même.
Dans le cas d’un ballon de football, sa forme sphérique ne permet pas de visualiser
les effets liés à la rotation du solide sur lui-même. On peut alors étudier sa trajectoire
comme celle d’un point matériel. La rotation du ballon, que l’on peut considérer
comme uniforme au cours du temps, intervient pourtant dans l’expression de l’énergie
cinétique du solide et influence donc son mouvement.
Cependant, dans un certain nombre de situations, l’approximation d’un solide par un
point matériel permet d’interpréter correctement la trajectoire observée. Il s’agit du
cas où la rotation du solide sur lui-même est négligeable.
Par ailleurs, même lorsque cette approximation n’est pas possible, le concept de point
matériel sera utile. En effet, l’étude du mouvement du centre d’inertie d’un solide
s’effectue dans ce cadre. De même, le mouvement d’un système quelconque (comme
un solide ou un fluide) pourra être analysé en décomposant par la pensée le système en
petits éléments matériels qu’on pourra assimiler à des points matériels du fait notamment de leur faible extension spatiale.
1.2 Espace et distance
Il est nécessaire pour repérer la position de points matériels de doter l’espace d’une
mesure et donc d’une unité. Celle-ci est le mètre dont la définition légale a évolué au
cours du temps.
• Avant 1960, on utilisait un mètre-étalon constitué par la distance entre deux traits
gravés sur une barre de platine iridié (toujours conservée au Bureau International
des Poids et Mesures au Pavillon de Breteuil à Sèvres).
• Entre 1960 et 1983, il s’agissait d’un multiple de la longueur d’onde d’une radiation
émise par l’atome de krypton lorsqu’un électron passe d’un niveau d’énergie à un
autre.
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b) Définition d’un point matériel
On appelle point matériel un solide dont la position est entièrement définie par la seule
donnée des trois coordonnées d’un point du solide. Cela revient à négliger tout effet
de rotation du solide sur lui-même ou son extension spatiale.
c) Validité du concept de point matériel
Si on considère par exemple un ballon, peut-on le considérer comme un point matériel ?
Dans le cas d’un ballon de rugby, sa rotation sur lui-même est le plus souvent visible
du fait de sa forme ovoïdale. Il paraît alors difficile d’assimiler le ballon de rugby à un
point ; le seul cas envisageable est celui d’une translation au cours de laquelle le ballon
ne tourne pas sur lui-même.
Dans le cas d’un ballon de football, sa forme sphérique ne permet pas de visualiser
les effets liés à la rotation du solide sur lui-même. On peut alors étudier sa trajectoire
comme celle d’un point matériel. La rotation du ballon, que l’on peut considérer
comme uniforme au cours du temps, intervient pourtant dans l’expression de l’énergie
cinétique du solide et influence donc son mouvement.
Cependant, dans un certain nombre de situations, l’approximation d’un solide par un
point matériel permet d’interpréter correctement la trajectoire observée. Il s’agit du
cas où la rotation du solide sur lui-même est négligeable.
Par ailleurs, même lorsque cette approximation n’est pas possible, le concept de point
matériel sera utile. En effet, l’étude du mouvement du centre d’inertie d’un solide
s’effectue dans ce cadre. De même, le mouvement d’un système quelconque (comme
un solide ou un fluide) pourra être analysé en décomposant par la pensée le système en
petits éléments matériels qu’on pourra assimiler à des points matériels du fait notamment de leur faible extension spatiale.
1.2 Espace et distance
Il est nécessaire pour repérer la position de points matériels de doter l’espace d’une
mesure et donc d’une unité. Celle-ci est le mètre dont la définition légale a évolué au
cours du temps.
• Avant 1960, on utilisait un mètre-étalon constitué par la distance entre deux traits
gravés sur une barre de platine iridié (toujours conservée au Bureau International
des Poids et Mesures au Pavillon de Breteuil à Sèvres).
• Entre 1960 et 1983, il s’agissait d’un multiple de la longueur d’onde d’une radiation
émise par l’atome de krypton lorsqu’un électron passe d’un niveau d’énergie à un
autre.
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