QCM. N° 11

Mouvement et Forces


 
 

 

 

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 :

 

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 du vecteur

vitesse d’un système

de masse m entre

tΔt et t + Δt et la

somme des forces

appliquées est :

 

 

 

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 supposéee

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.

 

 

 

C

8

Soient trois forces

appliquées à un système.

 

Leur somme se

construit ainsi :

 

 

 

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) :

 

Les équations horaires

de la position

peuvent être :

 

 

 

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) :

 

Les équations horaires

de son accélération

sont :

 

 

 

B

11

On donne l’évolution de

l’accélération d’un

système suivant un

mouvement rectiligne

le long de l’axe (Ox)

 

Quelle courbe décrit

le mieux le système ?

 

 

 

B

12

On donne l’évolution de

l’accélération d’un

système suivant un

mouvement rectiligne

le long de l’axe (Ox)

 

Quelle courbe décrit

le mieux la vitesse de

ce système ?

 

 

 

A

13

On donne l’évolution

de la vitesse d’un

système en mouvement

rectiligne de long

d’un axe (Ox).

 

Quelle est la courbe

de l’accélération

associée ?

 

 

 

C

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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.

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

 

-  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 décéléré ou retardé :

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

 

 

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 circulaire uniforme :

Somme vectorielle des forces appliquées à un système :

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

-  le vecteur vitesse  ne varie pas : .

-  Il est soumis à des forces dont les effets se compensent :

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

-   

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

-   

-  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  ne varie pas : .

-  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 : ou .

-  Réciproque du principe d’Inertie :

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

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

 

 

Chute verticale :

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

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

-   

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

-  Photo :

 

-  Schéma de la situation :

 

-   

-  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  de ce système pendant une durée très courte Δt et la somme de ces forces sont reliés par la 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  est également appelée résultante des forces notée :

-   

-  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 :

-   

 

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)

-     

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

-  La relation peut s’écrire :

Mouvement rectiligne uniforme :

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

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

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

 

-   

-  Cas A :  :

 

-  Cas B :

 

-  Cas C :

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

-  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 :

 

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

 

-  On retrouve le même vecteur :

     

 

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

 

 

 

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

-     

-  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.

-   

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

- 

Équation horaire et coordonnées du vecteur accélération :

Vecteur

accélération

 

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

-  Comme :

-  Alors :

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

 

-  En conséquence la bonne réponse est la réponse B :

 

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 :

 

 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

-   

-  La bonne réponse est la réponse C :

 

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