Dans cet article, nous discuterons de ce qu'est la vitesse zéro, comment et quand entre-t-elle dans le scénario avec quelques exemples.
Un objet se tenant fixe en un point ou sur un corps rigide et ne se déplaçant pas avec le temps, la vitesse d'un objet est nulle.
Qu’est-ce que la vitesse zéro ?
La vitesse de l'objet est définie comme un changement de sa position avec le temps.
Lorsqu'il n'y a pas de déplacement de l'objet, la vitesse de l'objet est dite nulle.
Le graphique suivant montre la relation entre le déplacement et le temps pour une vitesse nulle.
Le graphique ci-dessus montre une ligne droite parallèle à l'axe des x, qui indique que la position de l'objet est la même pour tous les instants ; la position de l'objet ne change pas. Cela implique que l'objet est au repos, ce qui signifie que la vitesse de l'objet est nulle.
Quand est la vitesse zéro ?
L'objet a une vitesse nulle lorsqu'il ne se déplace pas avec le temps.
La vitesse de l'objet est nulle lorsqu'il n'y a pas de déplacement de l'objet. La position de l'objet entre deux intervalles de temps différents reste la même.
La vitesse est donnée par la relation v=(Δx/Δt)=(x2-x1)/(t2-t1)
Pour que la vitesse soit nulle =x2-x1; ce qui est entendu que la position de l'objet reste la même. D'où,
v=(x2-x1)/(t2-t1) = 0
Problème: Un bloc de masse 'm' s'est déplacé à une distance de 300m et atteint le point A à 12.05h12.20. Il a été constaté qu'à 300hXNUMX le bloc était présent sur la même position, soit à XNUMX mètres de la position d'origine. Trouver la vitesse du bloc.
Donné: x1=300,x2=300, t1=12.05, t2= 12.20
La vitesse du bloc est donc nulle.
Exemple de vitesse nulle
Les objets au repos, ont vitesse nulle. Par example, une balle qui accélère s'immobilise, une voiture grimpe sur la colline et un conducteur y gare la voiture, une noix de coco est tombée par terre, un oiseau posé sur les branches d'un arbre, un rocher debout au bord de la montagne, etc.
Les objets qui ne sont pas mobiles sont également des exemples de vitesse nulle. Des exemples sont des arbres, des montagnes, des tables, des bâtiments, des chaises, des congélateurs, etc.
Qu'est-ce que la vitesse de groupe zéro ?
Un groupe, suggère la combinaison de deux ou plusieurs vitesses. La vitesse de l'objet est considérée comme une forme d'onde lorsqu'il se déplace, d'où son nom de vitesse d'onde.
Deux ou plusieurs ondes voyageant dans un groupe se modulent en une seule onde. Lorsque la vitesse de groupe est nulle, les ondes diminuent en une vitesse de phase qui se déplace comme une seule onde, également lorsqu'elle traverse un nœud ou disparaît.
Considérons une onde se propageant dans la direction x, puis la fonction d'onde associée à l'onde est
Où A est un amplitude d'une onde
ω est une pulsation donnée par la relation ω=2πt=2πf
k est un nombre d'onde, donné par k=2πλ
λ est une longueur d'onde
f est une fréquence
Lorsqu'une seule onde se propage à partir d'un milieu, la vitesse de cette onde est appelée vitesse de phase et est définie comme le rapport de la fréquence angulaire de l'onde et du nombre d'onde, donné par l'équation
Vphase=ω/k
Ceci est égal au nombre de vibrations observées à deux points différents sur la longueur du trajet de l'onde.
Lorsque deux ondes ou plus se chevauchent et sont modulées en un seul motif d'onde ayant la même vitesse, la vitesse résultante sur une combinaison de toutes les ondes formant un groupe est appelée vitesse de groupe.
Il est donc dérivé de toutes les vitesses de phase des ondes individuelles, données par la relation
Vgroupe=dω/dk
Quand est-ce que la vitesse de groupe est zéro ?
La vitesse de groupe est nulle aux nœuds d'une fréquence modulée et lorsqu'elle chevauche une autre onde.
Lorsque deux ondes de mêmes fréquences interfèrent l'une avec l'autre dans la direction opposée, la vitesse de groupe devient nulle.
La longueur d'onde unique de même fréquence et amplitude interfère avec l'onde de groupe et se propage dans la direction opposée à l'onde de groupe ayant la même vitesse de phase, puis la vitesse de groupe des ondes disparaît puis se fusionne en une seule onde porteuse.
En savoir plus sur Vitesse de groupe.
Vitesse instantanée nulle
La vitesse instantanée est définie comme le déplacement de l'objet qui s'est produit dans un très petit intervalle de temps le long de sa trajectoire.
La vitesse centrale instantanée est nulle pour la masse au centre de l'objet qui se déplace avec l'objet se déplaçant à une certaine vitesse.
La vitesse instantanée est donnée par la formule
- Où Δt est un petit intervalle de temps
- Vi est la vitesse instantanée
- x est un déplacement
- c'est un moment
Si un objet accélérant dans la direction x, tombe soudainement verticalement dans la direction y négative, alors le déplacement de l'objet sera zéro et donc la vitesse instantanée sera nul.
Quand est la vitesse instantanée zéro ?
La vitesse instantanée sera nulle s'il y a un mouvement rapide sans accélération sur une courte durée.
Si le corps est en mouvement mais qu'une partie de celui-ci est reliée rigidement à un certain point sur un autre objet, alors la vitesse instantanée de cet objet est nulle à ce point.
Quelques exemples de vitesse instantanée nulle sont un objet tournant, sautant la corde avec deux extrémités de la corde fixées dans la main, une femme faisant un hula-hoop où le hula-hoop est en mouvement alors que la position d'une femme est constante donc la vitesse d'une femme est nulle, un point fait par le pneu du véhicule attaché à la route, la vitesse instantanée à ce point est nulle, échelle avec pince, boussole et diviseur, et il y a divers autres exemples.
Vitesse horizontale nulle
When the l'objet est dans un mouvement de projectile, nous rencontrons à la fois la vitesse horizontale et verticale de l'objet. Lorsque l'objet ne se déplace pas parallèlement au sol, nous avons une vitesse horizontale nulle.
Le mouvement du projectile de l'objet est illustré dans le graphique ci-dessous
L'axe des ordonnées représente le mouvement vertical de l'objet et l'axe des x représente le déplacement horizontal. La vitesse verticale est donnée par la fonction Sin tandis que la vitesse horizontale est donnée par la fonction Cosinus. Lorsque l'objet atteint la position la plus haute de son vol, il a alors converti toutes ses énergie cinétique en potentiel énergie et se déplace parallèlement à la surface et la vitesse verticale de l'objet est nulle. L'objet est pour une plus longue durée dans l'air à ce stade.
Quand est la vitesse horizontale zéro ?
Si il n'y a pas déplacement horizontal d'un objet la vitesse horizontale sera égale à zéro.
Pour qu'une vitesse horizontale soit nulle, l'objet ne doit pas être dans un mouvement de projectile qui est un mouvement bidimensionnel, l'objet doit être dirigé dans une direction d'axe y.
Démontrons une vitesse horizontale nulle avec un tracé 2D.
Considérons un vol de l'objet de masse 'm' dans la direction verticale à partir d'un point fixe sur la surface horizontale. Considérez l'axe des x comme une surface horizontale et l'axe des y perpendiculaire à l'axe des x.
Cette position de l'objet dans l'axe horizontal reste fixe avant et après le vol de l'objet. L'objet se déplace verticalement vers le haut en raison de l'énergie cinétique, convertit toute l'énergie cinétique en énergie potentielle et revient au sol verticalement vers le bas sans accélérer dans une direction parallèle à la surface.
Puisqu'il n'y a pas de changement dans la position de l'objet même après le vol; la vitesse horizontale de l'objet est nulle. Au contraire, il y a un déplacement vertical de l'objet qui augmente et diminue avec le temps. Par conséquent, l'objet est associé à la fois au positif et au vitesse négative et l'accélération.
Vitesse nulle et accélération positive
La vitesse de l'objet est nulle s'il n'y a pas de déplacement, et nous aurons une accélération positive lorsqu'il y a un changement de vitesse et de direction du mouvement de l'objet.
Par conséquent, si la direction du mouvement de l'objet change fréquemment, la vitesse résultante sera nulle et l'accélération sera présente.
L'objet en décélération s'arrêtera là où sa vitesse deviendra nulle, puis se déplacera avec le accélération positive inverser le sens du mouvement précédent. Désormais, on peut avoir une accélération positive avec une vitesse nulle de l'objet.
Mouvement à vitesse uniforme nulle
On dit que l'objet a une vitesse uniforme nulle lorsqu'il n'y a pas de changement dans son mouvement par rapport au temps et qu'il n'a pas de direction.
C'est similaire à la vitesse relative où la vitesse de l'objet semble être constante pour un observateur se déplaçant à la même vitesse et dans la même direction.
C'est à ce moment que l'objet est fixé au corps rigide et qu'il ne se déplace pas avec le temps et reste à l'état de repos. La vitesse d'un tel objet est nulle.
Considérons une dalle rectangulaire se déplaçant sur une surface lisse horizontale. Une forme de beignet articulée est fixée sur une dalle rectangulaire qui se déplace avec la dalle.
Comme la dalle rectangulaire se déplace d'une position à une autre, la position de l'articulé reste fixe sur la dalle. Par conséquent, la vitesse de l'articulé est nulle.
Vitesse relative nulle
Si les deux objets se déplacent à la même vitesse et dans la même direction, alors la vitesse relative de chacun par rapport à l'autre sera nulle. Ceci est représenté par la vitesse relative nulle.
Si deux objets ou plus se déplacent dans la même direction, leur vitesse s'annule et si les objets se déplacent dans la direction opposée l'un à l'autre, alors leur relative sera la somme de la vitesse des deux objets.
Soient VA et VB les vitesses de deux objets différents. Si ces objets se déplacent dans la même direction, alors leur vitesse relative est V = VA – VB ; et si ces objets se déplacent dans la direction opposée, alors leur vitesse relative deviendra V= VA – (-VB)= VA + VB.
Voici un graphique position-temps pour deux objets qui se déplacent avec une vitesse et une direction égales avec le temps.
Depuis, les deux objets se déplacent dans la même direction leur la vitesse relative est la différence vectorielle des vitesses des deux objets. Comme les deux objets se déplacent avec les mêmes vitesses, la vitesse relative de l'objet l'un par rapport à l'autre sera nul.
Considérez deux voitures, la voiture A et la voiture B se déplaçant dans la même voie et roulant à la même vitesse. Un conducteur de la voiture A peut voir une voiture B se déplacer avec sa voiture et la vitesse de la voiture B par rapport à la voiture A est nulle. Il en est de même lorsqu'un pilote de la voiture B regarde depuis son point de référence. Par conséquent, la vitesse relative des deux voitures l'une par rapport à l'autre est nulle.
Problème: Considérez deux amis marchant dans le parc avec une vitesse de 1.5 m/s. Un homme qui court à une vitesse de 2m/s dans le parc en cercle croise les filles à un certain point. Quel est le vitesse relative d'une fille par rapport à l'autre et celle d'un homme ?
Donné: Vitesse des deux filles VG=1.5 m/s
La vitesse d'un homme VM=2 m/s
La direction du mouvement des deux filles dans la même direction et la même vitesse sont égales.
V = VG-VG=1.5 m/s – 1.5 m/s=0
Ainsi, la vélocité relative des filles les unes par rapport aux autres est nulle.
Un homme se déplace également dans la même direction mais avec une vitesse inégale. Donc la vitesse relative d'un homme avec celle des filles est
V = VG-VM=1.5 m/s – 2 m/s= -0.5 m/s.
D'où le vitesse relative des filles par rapport à un homme est de -0.5m/s ce qui est négatif. Au contraire, la vitesse relative d'un homme par rapport aux filles est de 0.5 m/s.
En savoir plus sur Vitesse négative et accélération nulle : comment, quand, exemple et problèmes.
Foire aux Questions
Q1. Trouver la vitesse instantanée de l'objet dans un mouvement planaire si le déplacement de l'objet est donné par la relation 2t3+2t+3 à l'instant t= 5 secondes.
Donné: La position de l'objet x=2t3+2t+3
La vitesse instantanée de l'objet est donnée par
La vitesse instantanée de l'objet est de 152 m/s.
Q2. Un objet parcourt une distance de 6 mètres en 2 secondes puis inverse sa direction et se déplace à nouveau de 6 mètres en 2 secondes. Calculez ensuite le déplacement et la vitesse de l'objet.
L'objet sur 6 m en 2s, alors la vitesse initiale de l'objet est
v1=x/t=6/2=3m/s
Ensuite, l'objet inverse sa direction et parcourt la même distance dans un intervalle de temps égal, d'où la vitesse finale est
v2=x/t=-6/2=-3m/s
ici le déplacement est négatif car la direction du mouvement d'un objet est dans la direction opposée.
La vitesse résultante est donc
V=v2+v1=-3+3=0
Puisque la vitesse résultante de l'objet est nulle, le déplacement de l'objet est nul.
Q3. Une balle lancée en l'air monte haut verticalement à une distance de 10 mètres et redescend dans le même plan après 10 secondes. Mesurez la vitesse verticale et horizontale de la balle.
Le temps d'un vol est de 10 secondes et la distance parcourue par le ballon en 10 secondes est de 20 mètres. La vitesse de la balle est donc
v=x/t=20/10=2m/s
Puisqu'il n'y a pas de mouvement d'un objet dans la direction horizontale; la vitesse horizontale de l'objet est nulle.
VH=0
Un objet de forme ronde se déplace sur une surface en demi-arc de 40 cm de long en 2 secondes. À quel point la vitesse instantanée de l'objet sera-t-elle vue ?
La la vitesse instantanée sera observée tout au long du trajet du mouvement.
Eh bien, la vitesse de l'objet sera maximale tout en accélérant jusqu'à un point médian sur la surface en demi-arc.
Le trampoline est-il un exemple de vitesse horizontale nulle ?
Un trampoline peut être un exemple de vitesse horizontale nulle.
Le mouvement du corps est dans le sens vertical. Le corps est projeté vers le haut puis redescend dans le même plan vertical et il n'y a pas de vitesse horizontale ni de direction atteinte par le corps.
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Bonjour, je m'appelle Akshita Mapari. J'ai fait une maîtrise en sciences. en physique. J'ai travaillé sur des projets comme la modélisation numérique des vents et des vagues lors d'un cyclone, la physique des jouets et des machines à sensations mécanisées dans un parc d'attractions basé sur la mécanique classique. J'ai suivi une formation sur Arduino et réalisé quelques mini projets sur Arduino UNO. J'aime toujours explorer de nouvelles zones dans le domaine scientifique. Personnellement, je crois qu'apprendre est plus enthousiaste lorsqu'il est appris avec créativité. En dehors de cela, j'aime lire, voyager, gratter de la guitare, identifier les rochers et les strates, photographier et jouer aux échecs.