Cette fiche résume en une page le mouvement d'un objet ou d'une particule chargée dans un champ de pesanteur ou un champ électrique uniforme, avec la méthode commune et les bilans d'énergie, pour les élèves de Terminale spécialité physique-chimie qui préparent le bac.

  • Gratuit
  • PDF A4, 1 page
  • Version téléphone, 2 pages
  • Bac 2027
Fiche de cours sur le mouvement dans un champ uniforme : condensateur plan, tableau pesanteur ou électrique, trajectoire parabolique, accélérateur linéaire, courbes d'énergie d'une chute libre.Fiche Mouvement dans un champ uniforme, seconde page de la version téléphone
Télécharger la fiche (PDF A4)Version téléphone (PDF, 2 pages)

Ce que contient la fiche Mouvement dans un champ uniforme

Champ électrique d'un condensateur plan

Entre les armatures d'un condensateur plan, le champ électrique E est uniforme, perpendiculaire aux armatures et dirigé de l'armature + vers l'armature −. Sa valeur vaut E = U / d, où U est la tension entre les armatures et d leur distance. Une charge q y subit la force électrique F = q × E (en vecteurs) : la force a le même sens que le champ si q > 0 et le sens opposé si q < 0.

Pesanteur ou électrique : la même méthode

Dans un champ de pesanteur, le champ g est vertical vers le bas et la force est le poids P = m × g ; la deuxième loi de Newton donne a = g, qui ne dépend ni de la masse ni de la charge. Dans un champ électrique, poids négligé, F = q × E donne a = (q / m) × E, qui dépend de la charge et de la masse. L'accélération est constante : le mouvement est plan, dans le plan contenant la vitesse initiale v0 et le champ. Méthode : deuxième loi, accélération, primitive pour la vitesse, primitive pour la position OM ; chaque primitive ajoute une constante fixée par les conditions initiales.

Déviation : v0 perpendiculaire à E

Une particule entre dans le condensateur avec une vitesse v0 selon Ox, perpendiculaire au champ selon Oy. On obtient ax = 0 et ay = qE / m, puis vx = v0 et vy = (qE / m) × t, enfin x = v0 t et y = (qE / 2m) × t2. Pour la trajectoire, on élimine le temps avec t = x / v0, ce qui donne y = qE x2 / (2 m v02) : la trajectoire est une parabole.

Accélérateur linéaire : v0 nulle ou parallèle à E

Si la vitesse initiale est nulle ou parallèle au champ, le mouvement est rectiligne selon Ox. L'accélération vaut ax = qE / m = qU / (m d), la vitesse vx = (qE / m) × t + v0 et la position x = (qE / 2m) × t2 + v0 t. Pour obtenir la vitesse en S, à la sortie de l'accélérateur, on résout x(tS) = d, ce qui donne tS, puis on reporte cette date dans vx(t).

Travail d'une force constante

Le travail d'une force constante F sur un déplacement de A à B est le produit scalaire WAB(F) = F · AB = F × AB × cos α, où α est l'angle entre la force et le déplacement. Pour le poids, avec l'axe Oz vers le haut : WAB(P) = m g (zA − zB). Pour la force électrique : WAB(F) = q E · AB = q UAB, où UAB est la tension entre A et B.

Théorème de l'énergie cinétique

Le théorème de l'énergie cinétique relie la variation d'énergie cinétique entre A et B à la somme des travaux des forces : ½ m vB2 − ½ m vA2 = Σ WAB(F). Dans un accélérateur, pour une particule partie sans vitesse sous une tension U entre les armatures, il donne ½ m vS2 = |q| U, d'où la vitesse de sortie vS = √(2 |q| U / m), sans passer par les équations horaires.

Conservation de l'énergie mécanique

En chute libre, seul le poids travaille : l'énergie mécanique Em = Ec + Epp se conserve. Entre deux points A et B : ½ m vA2 + m g zA = ½ m vB2 + m g zB. Le graphique de la fiche montre Ec minimale et Epp maximale au sommet, avec Em constante. Avec des frottements, l'énergie mécanique diminue.

Ce qui tombe au bac

Sur les 49 exercices de bac de 2021 à 2026 classés dans ce thème, la deuxième loi de Newton est mobilisée dans presque tous, et les équations horaires dans un exercice sur deux. Ces exercices sont souvent associés à une question de programmation en Python ou au condensateur.

  • 88 % : deuxième loi de Newton
  • 51 % : équations horaires
  • 45 % : mouvement dans un champ de pesanteur uniforme
  • 24 % : équation de la trajectoire
  • 20 % : énergie mécanique
  • 14 % : théorème de l'énergie cinétique
  • 10 % : champ électrique uniforme

S'entraîner : exercices corrigés du bac

Tous les exercices corrigés du bac sur ce thème :

Mouvement dans un champ de pesanteur (232 sujets)Mouvement dans un champ électrique (47 sujets)

Les autres fiches de physique-chimie Terminale

Acide-baseTitrageDeuxième loi de NewtonThermodynamiqueSynthèse organiqueCinétique chimiqueSpectroscopieDosage par étalonnagePiles et électrolyseÉquilibre et sens d'évolutionDécroissance radioactiveSatellites et lois de KeplerLunette astronomiqueCircuit RCOndes et sonMécanique des fluidesDiffraction et interférencesEffet DopplerLumière : dualité onde-particule

Voir toutes les fiches · Sujets et corrigés du bac de physique-chimie