QCM. N° 11

Mouvement et Forces


 
 
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QCM N° 11

Mouvement et forces

AIDE

Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).

 

Énoncé

A

B

C

R

1

Pour décrire le

mouvement de la

Lune autour de la

Terre, le référentiel

le plus approprié est

le référentiel :

Terrestre

Géocentrique

Héliocentrique

B

2

Le mouvement décrit

sur cette

chronophotographie

ci-dessous est :

 chronophotographie

Uniforme

Décéléré

Accéléré

C

3

Dans quelles situations

la somme vectorielle des

forces est-elle nulle ?

Un bus

roulant en

ligne droite

et à vitesse

constante

Un bus

freinant en

ligne droite

jusqu’à

l’arrêt.

Un enfant

dans un

manège

qui tourne

A

4

On considère un

parachutiste en chute

verticale. Le système

{parachute+parachutiste}

de masse m = 80 kg a un

mouvement rectiligne

uniforme. La force de

frottement exercée

sur le système vaut :

Donnée : 

norme du champ

de pesanteur terrestre :

g = 9,81 N . kg–1

On ne

peut pas

savoir

8,2 N

7,8 × 102 N

C

5

La relation liant la

variation vecteur variation v (t)du vecteur

vitesse d’un système

de masse m entre

tΔt et t + Δt et la

somme vecteur Fdes forces

appliquées est :

 réponse A

 réponse B

réponse C 

BC

6

Une voiture de masse

m = 2,1 t passe, sur une

route horizontale, de 0

à 27 m . s–1 en 2,4 s.

Dans cette phase

d’accélération, tout se

passe comme si la

voiture n’était soumise

qu’à une force de

propulsion vecteur Fsupposéee

constante. La norme de

cette force vaut :

5,4 × 10–3 N

2,4 × 101 N

2,4 × 104 N

C

7

On considère un point

G soumis à trois forces

représentées ci-dessous.

Dans quels cas le

mouvement du point G

peut-il être rectiligne

uniforme.

 réponse A

 réponse B

 réponse C

C

8

Soient trois forces

appliquées à un système.

 schéma

Leur somme vecteur F totse

construit ainsi :

réponse A 

 réponse B

 réponse C

AB

9

On considère un point

dont on donne les

équations horaires de la

vitesse (vx et vy sont en

mètres par seconde et t

est en secondes) :

 coordonnées de v

Les équations horaires

de la position

peuvent être :

 réponse A

 réponse B

 réponse C

A

10

On considère un point

dont on donne les

équations horaires de la

vitesse (vx et vy sont en

mètres par seconde et t

est en secondes) :

 coordonnées de v

Les équations horaires

de son accélération

sont :

 réponse A

réponse B 

 réponse C

B

11

On donne l’évolution de

l’accélération d’un

système suivant un

mouvement rectiligne

le long de l’axe (Ox)

 graphe ax = h (t)

Quelle courbe décrit

le mieux le système ?

 réponse A

 réponse B

 réponse C

B

12

On donne l’évolution de

l’accélération d’un

système suivant un

mouvement rectiligne

le long de l’axe (Ox)

 graphe ax = h (t)

Quelle courbe décrit

le mieux la vitesse de

ce système ?

 réponse A

 réponse B

 réponse C

A

13

On donne l’évolution

de la vitesse d’un

système en mouvement

rectiligne de long

d’un axe (Ox).

 graphe vx = g (t)

Quelle est la courbe

de l’accélération

associée ?

 réponse A

 réponse B

réponse C 

C

 haut

QCM réalisé avec le logiciel Questy

Pour s’auto-évaluer

 

AIDE

Le référentiel géocentrique.

-  L’origine du repère lié au référentiel Géocentrique est située au centre de la Terre.

-  L’axe z’Oz est orienté vers une étoile lointaine : on peut choisir l’étoile polaire.

-  Les axes x’Ox et y’Oy sont situés dans le plan équatorial et ils sont orientés vers des étoiles lointaines supposées fixes.

-  Ce référentiel est commode pour l’étude des satellites de la Terre comme la Lune.

-  Ce référentiel n’est pas entraîné dans le mouvement de rotation de la Terre.

-  Dans ce référentiel, la Terre est animée d’un mouvement de rotation uniforme de l’ouest vers l’est, autour de l’axe des pôles.

-  Ce référentiel est bien utile pour étudier le mouvement des satellites de la Terre.

référentiel géocentrique

Chronophotographie d’un mouvement :

-  Le point mobile M parcourt des distances de plus en plus grandes pendant des durées égales.

-  Le mouvement du point M est accéléré.

Les différents types de mouvement rectiligne :

-  Un point est animé d’un mouvement rectiligne si sa trajectoire est une droite.

-  Mouvement rectiligne uniforme :

-  Le point mobile M parcourt des distances égales pendant des durées égales

 chronophotographie

-  Mouvement rectiligne varié : (il peut être accéléré ou retardé)

-  Mouvement accéléré :

-  Le point mobile M parcourt des distances de plus en plus grandes pendant des durées égales.

 Mouvement accéléré

-  Mouvement décéléré ou retardé :

-  Le point mobile M parcourt des distances de plus en plus petites pendant des durées égales

Mouvement décéléré ou retardé 

 

Mouvement uniforme :

-  Dans un référentiel donné, un système est animé d’un mouvement uniforme si la valeur de sa vitesse v est constante au cours du mouvement.

-  Le mobile parcourt des distances égales pendant des durées égales :

-  Chronophotographie d’un mouvement rectiligne uniforme :

Mouvement uniforme 

-  Mouvement circulaire uniforme :

Mouvement circulaire uniforme

Somme vectorielle des forces appliquées à un système :

-  Le bus est animé d’un mouvement rectiligne uniforme.

-  le vecteur vitesse vecteur v ne varie pas : vecteur v = vecteur cte.

-  Il est soumis à des forces dont les effets se compensent : somme vecteur F = vecteur nul

-  Si le bus, freine, sa vitesse diminue pour s’annuler lorsqu’il est à l’arrêt :

-  relation 

-  Lors d’un mouvement de rotation, le vecteur vitesse du système change de direction :

-  relation 

-  Le vecteur vitesse peut changer de valeur ou (et) de direction au cours du mouvement d’un système.

- Énoncé : Principe d’Inertie :

Lorsque les forces qui s’exercent sur un système se compensent

alors le vecteur vitesse vecteur v ne varie pas : vecteur v = vecteur cte.

-  Autre formulation :

Lorsque les forces qui s’exercent sur un système se compensent,

alors le système reste immobile, ou reste en mouvement rectiligne uniforme.

C’est-à-dire : vecteur v = vecteur nul ou vecteur v = vecteur cte.

-  Réciproque du principe d’Inertie :

Si le vecteur vitesse vecteur v d’un système ne varie pas au cours du temps,

alors le système est soumis à de forces qui se compensent.

 somme vecteurs F = vecteur nul

 

Chute verticale :

-  Le système est animé d’un mouvement rectiligne uniforme par rapport à la Terre :

-  D’après la réciproque du principe d’inertie :

-  réciproque du principe d’inertie 

-  Dans le référentiel terrestre, le système est soumis à son poids  et à la force de frottement .

-  Photo :

parachute

 

-  Schéma de la situation :

 schéma du bilan des forces

-   bilan des forces

-  Les deux forces sont égales et opposées :

-  P = m . g = F = 9,81 × 80

-  F ≈ 7,8 × 102 N

Vecteur variation de vitesse :

-  Dans un référentiel donné, si un système de masse m constante est soumis à une ou plusieurs forces constantes, le vecteur variation de vitesse vecteur variation de vitesse de ce système pendant une durée très courte Δt et la somme de ces forces vecteur variation de vitesse sont reliés par la relation :

relation 

Valeur de la force F en newton (N)

Valeur de la masse m en kilogramme (kg)

Valeur de la durée Δt en seconde (s)

-  Ces deux vecteurs sont colinéaires.

-  La somme vectorielle des forces qui s’exercent sur un système somme des vecteurs F est également appelée résultante des forces notée : vecteur Fe

-   

-  Plus la masse d’un système est grande et plus il est difficile de modifier le mouvement de ce système.

-  Si Δt → 0, et la relation devient : lim

-  deuxième loi de Newton  

 

Force de propulsion :

Force de propulsion 

Valeur de la force F en newton (N)

Valeur de la masse m en kilogramme (kg)

Valeur de la durée Δt en seconde (s)

-  Force de propulsion   

-  On considère que le mouvement est rectiligne : tous les vecteurs ont la même direction et le même sens.

-  La relation peut s’écrire :

F = 2,4 E4 N

Mouvement rectiligne uniforme :

-  D’après la réciproque du principe d’inertie :

Si le vecteur vitesse vecteur v d’un système ne varie pas au cours du temps,

alors le système est soumis à de forces qui se compensent.

 réciproque du principe d’inertie

-   réciproque du principe d’inertie

-  Cas A : relation :

 schéma 01

-  Cas B : cas B

 schéma du bilan des forces

-  Cas C : Cas C

-  Le système est soumis à des forces dont les effets se compensent.

schéma du bilan des forces

-  Le mouvement du point G peut être rectiligne uniforme (le point G peut être immobile)

Somme vectorielle :

-  Le résultat d’une somme vectorielle ne dépend pas de l’ordre des vecteurs.

-  Dans le cas C, lors de la construction, l’origine de la force  n’est pas bonne.

-  Erreur :

schéma du bilan des forces 

-  Il faut continuer à partir de l’extrémité du vecteur force .

 schéma du bilan des forces

-  On retrouve le même vecteur : vecteur F

schéma du bilan des forces  schéma du bilan des forces  schéma du bilan des forces 

 

Équations horaires :

Chap N° 05 Cinématique et dynamique newtonienne. (TS 1010)

Chap N° 11 Mouvement et forces (terminale 2020)

Vecteur

position

Vecteur

vitesse

Vecteur

accélération

vecteur OM 

 vecteur v (t)

 vecteur a

-   Dans le cas présent, on connait les coordonnées du vecteur vitesse en fonction du temps.

-  définition du vecteur vitesse   

-  La détermination du vecteur position nécessite de rechercher la primitive par rapport au temps de chaque coordonnée du vecteur accélération en tenant compte des conditions initiales.

-  On cherche les primitives des équations précédentes.

-  Il apparaît des constantes qui sont liées aux conditions initiales.

-  Les constantes d’intégration apparues dans les primitives sont liées aux conditions initiales.

-  vecteur OM 

-  Dans le cas présent, au temps t = 0 s, x0 = 4 et y0 = 0

-  vecteur OM

Équation horaire et coordonnées du vecteur accélération :

Vecteur

accélération

 définition du vecteur accélération

-  Le vecteur accélération est égal à la dérivée du vecteur vitesse par rapport au temps :

-  Comme : vx = 4 t et vy = 5

-  Alors : ax = 4 et ay = 0

Exploitation de la courbe représentant l’évolution de l’accélération :

-  Évolution de la position du système :

-  D’après le graphe : ax = f (t)

-  L’accélération est constante et négative :

-  ax = cte < 0

-  vx est une primitive de ax.

-  vx = ax . t + v0x

-  l’abscisse x est une primitive de vx

-  x = ½ ax . t2 + v0x . t + x0

-  Ne pas oublier que la grandeur ax < 0

courbes 

-  En conséquence la bonne réponse est la réponse B :

courbe 

Exploitation de la courbe représentant l’évolution de l’accélération :

-  Évolution de la vitesse du système :

-  D’après le graphe : ax = f (t)

-  L’accélération est constante et négative :

-  ax = cte < 0

-  vx est une primitive de ax.

-  vx = ax . t + v0x

-  le coefficient directeur de la droite est négatif.

-  En conséquence la bonne réponse est la réponse A :

 vx = g (t)

 Exploitation de la courbe représentant l’évolution de la vitesse :

-  Mouvement rectiligne uniforme suivant l’axe (Ox).

-  D’après le graphe : vx = f (t)

-  La valeur de la vitesse est constante : vx = v0 = cte > 0

-   ax = 0

-  La bonne réponse est la réponse C :

 ax = h (t)

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