Une fois que les élèves ont maîtrisé les vecteurs d'accélération et de vitesse simples (où ils se déplacent dans la même direction), mettez-les au défi dans des situations où les vecteurs ne sont pas dans la même direction. Les étudiants trouvent souvent ce concept difficile, mais ce n’est pas nécessairement le cas. Dans cette activité, les élèves créeront des diagrammes vectoriels illustrant l'accélération et la vitesse dans différentes situations. Les scénarios suggérés ci-dessous se trouvent dans les instructions d'activité, mais vous pouvez choisir de présenter aux élèves plusieurs scénarios supplémentaires à illustrer, par exemple une voiture tournant dans un coin ou un boulet de canon tiré d'un canon.
La navette spatiale suit une trajectoire circulaire autour de la Terre. Son vecteur vitesse change constamment, même si sa vitesse est constante. La flèche du vecteur d'accélération pointe vers le centre de la Terre, de la même manière que la force due à la gravité agirait.
La flèche de vitesse change lorsque la voiture ralentit. Le sens de la flèche reste constant, dans le sens de déplacement de la voiture. La taille de la flèche de vitesse diminue à mesure que la voiture ralentit. La flèche d'accélération agit dans le sens opposé à la flèche de vitesse. Ceci est connu comme une accélération ou une décélération négative.
Le vecteur vitesse pointe dans la direction du déplacement et change au fur et à mesure que la balle suit son chemin. La flèche du vecteur d’accélération reste constante tant que la balle est en l'air. La flèche pointe directement vers la Terre.
(Ces instructions sont entièrement personnalisables. Après avoir cliqué sur "Copier l'activité", mettez à jour les instructions dans l'onglet Modifier du devoir.)
Créez des diagrammes vectoriels d'accélération et de vélocité pour différentes situations.
Engagez les élèves en montrant le mouvement dans le monde réel avec des matériaux simples comme des voitures-jouets, des balles ou des billes. Voir les vecteurs en action aide les élèves à faire le lien entre diagrammes et mouvement physique.
Choisissez une surface plane et marquez les points de départ et d’arrivée avec du ruban adhésif. Avoir des limites définies maintient l’activité organisée et concentrée.
Attachez des flèches (faites en papier coloré ou à l’aide de notes) à votre objet en mouvement pour la vitesse, et placez une flèche séparée pour l’accélération. Le codage couleur aide les élèves à distinguer rapidement les deux vecteurs.
Faites rouler l’objet en ligne droite, ralentissez-le ou faites-le tourner pour imiter des scénarios comme une voiture qui ralentit ou une balle lancée. Faites des pauses pour discuter de la façon dont et pourquoi les flèches changent.
Défi aux élèves de dessiner ce qu’ils voient, en étiquetant les vecteurs de vitesse et d’accélération. La participation active renforce la compréhension et construit la confiance.
Les vecteurs de vitesse indiquent la direction et la vitesse du mouvement d'un objet, tandis que les vecteurs d'accélération montrent comment la vitesse change. L'accélération peut modifier la vitesse, la direction ou les deux.
Tracez le vecteur de vitesse dans la direction du mouvement de la voiture, en le raccourcissant à mesure que la voiture ralentit. Le vecteur d'accélération pointe dans la direction opposée, montrant une décélération ou une accélération négative.
Les vecteurs d'accélération et de vitesse ne sont pas toujours alignés car l'accélération peut changer la direction de la vitesse, pas seulement sa magnitude. Par exemple, en mouvement circulaire, la vitesse est tangentielle à la trajectoire, mais l'accélération pointe vers le centre.
En orbite, le vecteur de vitesse est tangent à la trajectoire, et le vecteur d'accélération pointe toujours vers le centre de la Terre, maintenant le vaisseau en mouvement circulaire même si sa vitesse reste constante.
La meilleure méthode consiste à utiliser des scénarios de la vie réelle (comme des voitures, des balles ou des vaisseaux spatiaux), à tracer des diagrammes vectoriels et à faire créer des visualisations aux élèves. Cela aide à comprendre comment l'accélération et la vitesse interagissent dans différentes situations.