Cuestionario: Mouvement d’un système — 14 preguntas

1. Quel élément désigne l’objet dont on étudie le mouvement et les forces qu’il subit ?

A. Le centre d’inertie

B. Le système mécanique

C. Le repère d’espace

D. Le référentiel

Answer: (B)

Explicación

Le système mécanique est l’objet étudié du point de vue de son mouvement et des forces qu’il subit. Le centre d’inertie est le point utilisé pour modéliser son déplacement global.

2. Pour modéliser le déplacement global d’un objet, quel point utilise-t-on ?

A. Le point d’application de la force résultante

B. Le point le plus éloigné de son centre géométrique

C. Le point correspondant à son extrémité avant

D. Son centre d’inertie, aussi appelé centre de gravité G

Answer: (D)

Explicación

Le centre d’inertie, ou centre de gravité G, est le point de même masse que l’objet par lequel on représente son déplacement global. Cette modélisation ne décrit pas les rotations ni les déformations de l’objet réel.

3. Quelle condition caractérise une chronophotographie utilisée pour repérer les positions d’un système ?

A. Les images sont prises à intervalles de temps réguliers τ

B. Les images sont prises uniquement lorsque le système change de direction

C. Les images sont prises en continu sans repérer les dates

D. Les images sont prises à des intervalles de temps variables

Answer: (A)

Explicación

Une chronophotographie rassemble plusieurs images prises à intervalles de temps réguliers, notés τ. Cette régularité permet d’associer les positions observées à des instants précis.

4. Comment définit-on la trajectoire d’un point mobile ?

A. La distance entre sa position initiale et sa position finale

B. La courbe reliant ses positions successives au cours du mouvement

C. La durée totale nécessaire pour effectuer le mouvement

D. La force résultante exercée sur le système

Answer: (B)

Explicación

La trajectoire est la courbe obtenue en reliant les positions successives occupées par le point mobile. Sa forme dépend du référentiel choisi pour observer le mouvement.

5. Qui a formulé la relation entre la distance parcourue, la durée du parcours et la vitesse moyenne ?

A. Galilée, avec la relation v = d/Δt

B. Archimède, avec la relation v = d/Δt

C. Einstein, avec la relation v = d/Δt

D. Newton, avec la relation v = d/Δt

Answer: (A)

Explicación

La relation v = d/Δt est attribuée à Galilée dans cette formulation. Elle permet de calculer la valeur de la vitesse moyenne à partir de la distance parcourue et de la durée du parcours.

6. Lors de la construction graphique d’un vecteur variation de vitesse à la date tᵢ, entre quelles extrémités trace-t-on ce vecteur après avoir donné la même origine aux deux vecteurs vitesses ?

A. Entre l’extrémité de \(\vec v_{i-1}\) et celle de \(\vec v_{i+1}\)

B. Entre la position précédente et la position suivante du mobile

C. Entre l’extrémité de \(\vec v_{i+1}\) et celle de \(\vec v_{i-1}\)

D. Entre les origines des deux vecteurs vitesses

Answer: (A)

Explicación

Le vecteur variation est défini par \(\Delta \vec v_i=\vec v_{i+1}-\vec v_{i-1}\). Après avoir placé les deux vecteurs avec la même origine, on le trace donc de l’extrémité de \(\vec v_{i-1}\) vers celle de \(\vec v_{i+1}\).

7. Que signifie la résultante des forces appliquées à un système ?

A. La force mesurée au point central de la surface de contact

B. La force unique équivalente à la somme vectorielle des forces extérieures

C. La force qui s’oppose nécessairement au mouvement du système

D. La force exercée uniquement par le poids du système

Answer: (B)

Explicación

La résultante des forces est la force unique équivalente à la somme vectorielle de toutes les forces extérieures appliquées au système. Elle peut être déterminée graphiquement par addition des vecteurs forces.

8. En quoi la réaction normale d’un support se distingue-t-elle de la tension exercée par un fil ?

A. La réaction normale est perpendiculaire au support, tandis que la tension suit la direction du fil

B. La réaction normale s’applique au centre d’inertie, tandis que la tension s’applique au centre de la surface de contact

C. La réaction normale suit la direction du fil, tandis que la tension est perpendiculaire au support

D. La réaction normale est verticale vers le bas, tandis que la tension est verticale vers le haut

Answer: (A)

Explicación

La réaction normale est perpendiculaire au support, alors que la tension est dirigée le long du fil vers le point d’accroche. Ces deux forces diffèrent donc principalement par leur direction et leur point d’application.

9. Quel est le rôle de la masse dans la relation approchée de la deuxième loi de Newton lorsqu’une même résultante des forces agit pendant une même durée ?

A. Elle détermine l’importance de la variation de vitesse

B. Elle annule la résultante des forces appliquées

C. Elle fixe la direction de la variation de vitesse

D. Elle impose une trajectoire nécessairement rectiligne

Answer: (A)

Explicación

À résultante des forces et durée identiques, la variation de vitesse est plus importante pour le système de plus faible masse. La masse intervient donc dans l’importance de cette variation, conformément à la relation ΣF ≈ m Δv/Δt.

10. Sur une chronophotographie régulière, dans quel ordre les positions sont-elles utilisées pour approcher la vitesse à la position Mᵢ ?

A. Les positions Mᵢ et Mᵢ₊₁, séparées par τ

B. Les positions Mᵢ₋₂ et Mᵢ, séparées par 2τ

C. Les positions Mᵢ₋₁ et Mᵢ, séparées par τ

D. Les positions Mᵢ₋₁ et Mᵢ₊₁, séparées par 2τ

Answer: (D)

Explicación

La vitesse approchée en Mᵢ se calcule avec la distance Mᵢ₋₁Mᵢ₊₁ parcourue pendant une durée de 2τ. Les deux positions encadrantes sont donc utilisées dans cet ordre autour de Mᵢ.

11. Pour représenter la vitesse instantanée d’un mobile en un point donné de sa trajectoire, comment faut-il construire le vecteur vitesse ?

A. Le placer perpendiculairement à la trajectoire, orienté vers le centre de courbure, avec une longueur constante

B. Le placer verticalement au point étudié, orienté vers le haut, avec une longueur indépendante de l’échelle choisie

C. Le placer sur la trajectoire, orienté en sens inverse du mouvement, avec une longueur égale à la distance parcourue

D. Le placer tangent à la trajectoire, orienté dans le sens du mouvement, avec une longueur liée à l’échelle choisie

Answer: (D)

Explicación

Le vecteur vitesse est tangent à la trajectoire et orienté dans le sens du mouvement. Sa longueur représente la valeur de la vitesse selon l’échelle choisie.

12. Que devient la résultante des forces lorsque toutes les forces extérieures appliquées à un système se compensent ?

A. Elle devient égale au poids

B. Elle prend le sens du mouvement

C. Elle devient nulle

D. Elle devient verticale

Answer: (C)

Explicación

Lorsque la somme vectorielle des forces est nulle, les forces se compensent et la résultante est nulle. Cette situation résulte de l’équilibre des effets des différentes forces extérieures.

13. Quelles sont les caractéristiques du poids exercé sur un système ?

A. Il est vertical, dirigé vers le bas et appliqué au centre d’inertie

B. Il suit un fil, dirigé vers le point d’accroche et appliqué à son extrémité

C. Il est horizontal, dirigé vers l’avant et appliqué au point de contact

D. Il est perpendiculaire au support, dirigé vers le haut et appliqué à la surface de contact

Answer: (A)

Explicación

Le poids est une force verticale orientée vers le bas, dont le point d’application est le centre d’inertie du système. Les autres descriptions correspondent notamment à la réaction normale ou à la tension d’un fil.

14. Quel scientifique est traditionnellement crédité de la formulation des trois lois du mouvement utilisées pour relier les forces, la masse et le mouvement ?

A. Albert Einstein

B. Isaac Newton

C. Galilée

D. Johannes Kepler

Answer: (B)

Explicación

Isaac Newton est crédité de la formulation des trois lois du mouvement, dont la deuxième relie la résultante des forces, la masse et la variation de vitesse. Galilée a toutefois joué un rôle important dans les fondements de la mécanique.