L'accélération peut-elle être négative : 9 réponses à connaître

L'accélération peut-elle être négative ? Pour répondre à cette question, nous devons comprendre, qu'est-ce que l'accélération ?

Nous savons que l'accélération est une quantité vectorielle et qu'une quantité vectorielle peut être positive ou négative. On peut donc dire que l'accélération d'un objet peut être aussi bien négative que positive.

Cependant, maintenant la question se pose, dans quelles conditions l'accélération d'un objet est négative et quand est-elle positive ? Ici, nous allons discuter des conditions dans lesquelles l'accélération peut être négative ou positive.

Accélération : une quantité vectorielle

L'accélération est une quantité vectorielle ; par conséquent, il a une ampleur ainsi qu'une direction. Considérez un motard faisant du vélo ou une personne conduisant une voiture, alors ce vélo ou cette voiture se déplace avec une vitesse en constante évolution. Le taux de changement de vitesse, cette voiture ou ce vélo, par unité de temps est appelé accélération. Lorsqu'un objet change de vitesse, il commence à accélérer, peut-être dans le sens de la vitesse ou à l'opposé de la vitesse. Mathématiquement, il est exprimé comme,

$A_{ave}=\\frac{\\vec{v_{f}}-\\vec{v_{i}}}{\\Delta t}$

$A_{ave}$ – accélération moyenne

$\\vec{v}_{f}$ - vitesse finale

$\\vec{v}_{f}$ - Vitesse initiale

Cette équation donne le amplitude de l'accélération.

Direction de l'accélération

L'objet accélère toujours dans la direction de la force nette qui lui est appliquée. Que l'accélération d'un objet soit positive ou négative dépend de la direction de l'accélération, et la direction dépend des deux facteurs suivants :

accélération ou ralentissement d'un objet
+ve ou -ve direction du mouvement [ici nous considérons, de gauche à droite comme direction +ve, et de droite à gauche direction -ve. De même, up est +ve, et down est – ve ]

Considérons qu'une voiture se déplace sur une route, pour déterminer la direction d'accélération de la voiture, deux facteurs ci-dessus font quatre combinaisons pour décrire le mouvement d'une voiture.

L'accélération peut-elle être négative — Voiture se déplaçant de droite à gauche donc l'accélération est négative
Crédit image : https://pixabay.com/illustrations/christmas-tree-truck-santa-4636494/

La voiture se déplace dans le sens +ve et accélère

Dans ce cas, la vitesse et l'accélération d'une voiture vont dans le même sens. La force agissant sur une voiture est dans la direction +ve, et l'accélération d'une voiture est positive.

La voiture se déplace dans le sens +ve et ralentit.

Dans ce cas, la vitesse de la voiture est dans la direction +ve, et l'accélération est dans la direction -ve. La force de friction est responsable du ralentissement d'une voiture, et elle est opposée à la direction de la vitesse. Dans ce cas, l'accélération est négative

La voiture se déplace dans la direction –ve et accélère

La voiture se déplace de droite à gauche, c'est-à-dire dans la direction –ve. La voiture accélère dans le sens négatif, donc l'accélération est également négative. L'accélération est négative dans ce cas.

La voiture se déplace dans le sens –ve et ralentit.

Voir aussi La densité est-elle une propriété physique : pourquoi, comment et les faits

Ici, la vitesse de la voiture est dans la direction –ve. La voiture ralentit, ce qui signifie qu'une certaine force agit dans la direction opposée sur une voiture. Par conséquent, l'accélération d'une voiture est dans une direction +ve.

De la discussion ci-dessus, nous concluons que l'accélération est négative dans deux cas

lorsqu'un objet se déplace dans la direction +ve et ralentit

lorsqu'un objet se déplace dans la direction –ve et accélère

L'accélération peut-elle être négative lorsque la vitesse est nulle ?

Nous savons que l'accélération est un taux de changement de vitesse avec le temps. Ce changement peut prendre la forme d'une accélération ou d'un ralentissement.

Lorsque l'accélération est négative, cela signifie que l'objet accélère dans la direction -ve ou ralentit dans la direction +ve. lorsque l'objet ralentit, la force s'oppose à son mouvement et la direction de l'accélération suit la direction de la force, c'est-à-dire dans la direction -ve. Après un certain temps, le corps s'immobilise et sa vitesse devient nulle, mais à ce moment-là, il a toujours une accélération négative.

Pour mieux comprendre ce concept, rappelez-vous le mouvement du pendule ou le mouvement de la balle dans la direction verticale, à une certaine hauteur, la balle s'immobilise et sa vitesse devient nulle. Mais il a toujours une accélération vers le bas, de même, en pendule, à sa position extrême la vitesse devient nulle mais il a encore une accélération dans le sens de la force de rappel. Cela prouve donc que l'accélération peut être négative lorsque la vitesse devient nulle.

Quelques exemples ayant une accélération négative

Appliquer des pauses à une voiture en mouvement

Considérons qu'une voiture se déplace dans une direction +ve x avec une vitesse et une accélération en constante évolution. Après avoir appliqué des pauses, la force de friction s'accumule dans le sens de la vitesse et la vitesse commence à diminuer. Au fur et à mesure que la vitesse commence à diminuer, la direction de l'accélération passe de +ve x-direction à -ve x-direction ; cela se produit parce que l'accélération est toujours dans la direction de la force. Par conséquent, une voiture en mouvement a une accélération négative lorsque nous appliquons des pauses pour arrêter le mouvement.

Le mouvement d'un ressort tendu

ressort étiré a une force de rappel opposée à la direction du mouvement. Lorsqu'un ressort étiré est relâché, il effectue un SHM. Les forces de restauration s'opposent toujours au mouvement du ressort et diminuent la vitesse.

Voir aussi Comment trouver l'accélération en chute libre : un guide complet

Le ressort a à la fois un type d'accélération +ve et -ve. Lorsque le ressort est étiré à partir de sa position moyenne, il se déplace dans une direction +ve x mais ralentit en raison de la force de rappel. Dans ce cas, son accélération est opposée à la direction du mouvement, c'est-à-dire dans la direction –ve x. De même, lorsque le ressort est comprimé, son accélération est +ve x-direction et mouvement dans -ve x-direction à partir de la position moyenne.

Lancer une balle vers le haut

Lorsque nous lançons une balle vers le haut, elle se déplace à l'opposé de la force gravitationnelle. Après avoir atteint une certaine hauteur, il commence à tomber vers la terre dans le sens de la force gravitationnelle. Dans la première moitié du mouvement, la force gravitationnelle s'oppose continuellement au mouvement d'une balle et son accélération se fait vers le bas. De plus, selon l'analyse ci-dessus, lorsqu'un objet se déplace dans le sens +ve (ici, dans le sens ascendant) et ralentit, son accélération est négative.

Dans la seconde moitié d'un mouvement, la balle est la vitesse devient nulle après avoir atteint une certaine hauteur, et il commence à tomber vers la terre sous l'effet de la force gravitationnelle. Ici, la vitesse et l'accélération sont dans la même direction car la balle accélère vers le bas. Toujours à partir de l'analyse ci-dessus, lorsqu'un objet se déplace dans la direction –ve et accélère, son accélération est négative. Ainsi, dans les deux moitiés du mouvement, l'accélération d'une balle est négative.

Le mouvement circulaire de la balle attachée à une ficelle

Lorsqu'une boule, attachée à une corde sans masse, effectue mouvement circulaire forces différentes-différentes agir sur lui. La corde sans masse et inextensible fournit la force centripète nécessaire. Nous savons tous que la force centripète agit toujours vers le centre d'un système. La direction de l'accélération est avec force centripète, c'est-à-dire toujours vers le centre du système dans un mouvement circulaire. La direction de la vitesse linéaire change constamment dans un mouvement circulaire. L'accélération radiale d'un mouvement circulaire est toujours négative.

La composante radiale de l'accélération en mouvement circulaire est,

$a_{r}=-r\\oméga ^{2}$

$a_{r}$ – accélération radiale

$r$ – rayon du cercle

$\\oméga$ - vitesse angulaire

Mouvement du pendule

Le mouvement du pendule est un mouvement oscillatoire autour de sa position moyenne, et pour comprendre la nature de l'accélération d'un pendule, décomposons le mouvement du pendule en quatre cas.

Cas 1– Le pendule se déplace dans la direction +ve x de la position moyenne à la position extrême, et ralentit

Dans ce cas, la force de rappel fournie par la composante de gravité tente de tirer le pendule vers la position moyenne. Par conséquent, la vitesse du pendule diminue lorsqu'il passe de la position moyenne à la position extrême. Dans ce cas, l'accélération d'un pendule est négative et sa direction est opposée au mouvement du pendule.

Voir aussi L'accélération angulaire est-elle négative ? 7 faits à considérer

Cas 2– Le pendule passe d'une position extrême à une position moyenne (c'est-à-dire de droite à gauche) dans la direction +x, et accélère

Dans ce cas, le pendule accélère vers la position moyenne. Ainsi, le mouvement et l'accélération sont dans le même sens, mais le sens de l'accélération est de droite à gauche, c'est-à-dire dans un sens négatif. L'accélération d'un pendule est donc négative.

3 cas: Le pendule passe de la position moyenne à la position extrême dans la direction -ve x et ralentit.

Ce cas est presque similaire au premier cas, et seule la direction est dans l'axe des x –ve. Dans ce cas, l'accélération est opposée au mouvement et dans la direction +ve. L'accélération est donc +ve pour ce cas.

Cas 4- Le pendule passe de la position extrême à la position moyenne (c'est-à-dire de gauche à droite) et accélère

Ici, le pendule accélère en raison de la force de rappel vers la position moyenne. Les deux vitesses, ainsi que l'accélération, sont dans la même direction. La direction de l'accélération est dans l'axe des abscisses +ve, elle est donc considérée comme une accélération positive.

Le mouvement d'une voiture le long d'une route courbe

La voiture effectue un mouvement circulaire lorsqu'elle se déplace le long de la route sinueuse. La force centripète nécessaire, requise pour le mouvement le long d'une trajectoire courbe, est fournie par le frottement entre le pneu et la route. L'accélération est dirigée vers le centre du système, et elle est négative car sa direction est de droite à gauche, c'est-à-dire dans la direction –ve x.

sport automobile 4525064 640 — Mouvement d'une voiture sur route courbe
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Shambhu Patil

Je m'appelle Shambhu Patil, un passionné de physique. J'ai fait une maîtrise en sciences. en physique. La physique m'intrigue toujours et me fait réfléchir au fonctionnement de cet univers. Je m'intéresse à la physique nucléaire, à la mécanique quantique et à la thermodynamique. Je suis très doué pour résoudre des problèmes et expliquer des phénomènes physiques complexes dans un langage simple. Mes articles vous guideront à travers chaque concept en détail.