Vitesse (cinématique)

La vitesse cinématique est une grandeur vectorielle qui décrit la variation de la position d’un objet au cours du temps. Elle associe une valeur, une direction et un sens dans un repère défini. En biomécanique des poissons, elle peut caractériser le déplacement du corps entier, d’un point anatomique ou d’une partie mobile comme une nageoire.

Grandeur et unités

La vitesse moyenne correspond au déplacement vectoriel divisé par la durée considérée. La vitesse instantanée est la dérivée de la position par rapport au temps. Dans le Système international, elle s’exprime en mètres par seconde (m·s⁻¹), mais des unités adaptées à l’échelle, comme les millimètres par seconde, peuvent être utilisées si elles sont explicitement indiquées.

La norme du vecteur vitesse représente la rapidité du mouvement. Elle ne doit pas être confondue avec la distance parcourue divisée par le temps lorsque la trajectoire change de direction : deux mouvements peuvent avoir la même rapidité tout en présentant des vitesses vectorielles différentes.

Mesure chez les poissons

En cinématique, la position est souvent extraite d’images successives. Le repère, l’étalonnage spatial, la fréquence d’acquisition et le lissage influencent l’estimation. Une analyse bidimensionnelle peut sous-estimer la vitesse réelle si le poisson se déplace hors du plan observé ; plusieurs caméras permettent de reconstruire un mouvement tridimensionnel.

La dérivation amplifie le bruit de position. Il faut donc documenter les filtres et éviter de comparer directement des vitesses calculées avec des méthodes ou des intervalles temporels différents. En biomécanique, la vitesse décrit le mouvement, mais ne renseigne pas à elle seule sur les forces qui le produisent.

Références

• Voesenek C. J., Pieters R. P. M. et van Leeuwen J. L. (2016). « Automated Reconstruction of Three-Dimensional Fish Motion, Forces, and Torques ». PLOS ONE, 11(1), e0146682. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0146682