La vitesse et l'accélération décrivent toutes deux le mouvement, mais il existe une différence importante entre les deux. Si vous étudiez la physique au niveau secondaire ou collégial, il est essentiel de comprendre les différences entre eux. Comprendre ce que signifie la vitesse conduit à comprendre ce que signifie l'accélération, car alors que la vitesse est le taux de changement de position, l'accélération est le taux de changement de vitesse. Si vous voyagez à un rythme constant, vous avez de la vitesse mais pas d'accélération, mais si vous voyagez et que votre rythme change, vous avez de la vitesse et de l'accélération.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
La vitesse est le taux de changement de position par rapport au temps, tandis que l'accélération est le taux de changement de vitesse. Les deux sont des quantités vectorielles (et ont donc également une direction spécifiée), mais les unités de vitesse sont des mètres par seconde tandis que les unités d'accélération sont des mètres par seconde au carré.
Qu'est-ce que la vitesse ?
Le taux de changement de votre position avec le temps définit votre vitesse. Dans le langage courant, la vitesse signifie la même chose que la vitesse. Cependant, en physique, il existe une distinction importante entre les deux termes. La vitesse est une quantité « scalaire », et elle est mesurée en unités de distance/temps, donc en mètres par seconde ou en miles par heure. La vitesse est une quantité « vectorielle », elle a donc à la fois une grandeur (la vitesse) et une direction. Techniquement, dire que vous voyagez à 5 mètres par seconde est une vitesse et dire que vous voyagez à 5 mètres par seconde vers le nord est une vitesse, car cette dernière a aussi une direction.
La formule de la vitesse est :
\text{velocity}=\frac{\text{distance parcourue}}{\text{temps pris}}
Dans le langage du calcul, il peut être défini plus précisément comme le taux de changement de position par rapport au temps et est donc donné par la dérivée de l'équation de la position par rapport à temps.
Qu'est-ce que l'accélération ?
L'accélération est le taux de changement de vitesse avec le temps. Comme la vitesse, il s'agit d'une quantité vectorielle qui a une direction ainsi qu'une amplitude. Une augmentation de la vitesse est communément appelée accélération tandis qu'une diminution de la vitesse est parfois appelée décélération. Techniquement, puisque la vitesse comprend une direction ainsi qu'une vitesse, un changement de direction à vitesse constante est toujours considéré comme une accélération. L'accélération peut être définie simplement comme :
\text{accélération}=\frac{\text{changement de vitesse}}{\text{temps nécessaire pour que la vitesse change}}
L'accélération a des unités de distance/temps au carré - par exemple, mètres/seconde2.
Dans le langage du calcul, cela est plus précisément défini comme le taux de changement de vitesse avec par rapport au temps, on le trouve donc en prenant la dérivée de l'expression de la vitesse par rapport à temps. Alternativement, vous pouvez le trouver en prenant la dérivée seconde de l'expression pour la position par rapport au temps.
Accélération constante vs. Vitesse constante
Voyager à vitesse constante signifie que vous allez continuellement à la même vitesse dans la même direction. Si vous avez une vitesse constante, cela signifie que vous avez une accélération nulle. Vous pouvez imaginer cela comme conduire sur une route droite mais en gardant votre compteur de vitesse sur la même valeur.
Une accélération constante est assez différente. Si vous voyagez avec une accélération constante, votre vitesse change toujours, mais elle change d'une quantité constante chaque seconde. L'accélération due à la gravité sur la Terre a une valeur constante de 9,8 m/s2, vous pouvez donc imaginer cela comme faire tomber quelque chose d'un gratte-ciel. La vitesse commence faible, mais augmente de 9,8 m/s pour chaque seconde pendant laquelle elle tombe sous l'effet de la gravité.
Accélération et deuxième loi de Newton
L'accélération, plutôt que la vitesse, constitue un élément clé de la deuxième loi du mouvement de Newton. L'équation estF = ma, oùFreprésente la force,mest la masse, etuneest l'accélération. En raison du lien entre la vitesse et l'accélération, vous pouvez également écrire ceci commeforce = masse × le taux de changement de vitesse. Cependant, l'accélération est la caractéristique clé ici, pas la vitesse.
Vitesse et élan
L'équation de la quantité de mouvement utilise la vitesse au lieu de l'accélération. L'élan estp = mv, oùpest l'élan,mest la masse, etvest la vitesse. Dans la deuxième loi de Newton, l'accélération multipliée par la masse donne la force, tandis que lorsque la vitesse est multipliée par la masse, cela donne la quantité de mouvement. Leurs définitions sont différentes, et cela montre comment ces différences conduisent à des équations distinctes dans la pratique.