QCM : Biomécanique du mouvement humain (13 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quels éléments composent le modèle musculaire de Hill ?

Deux éléments contractiles et un élément élastique parallèle
Un élément contractile, un élément élastique parallèle et un élément élastique en série
Un élément contractile et deux éléments élastiques en parallèle
Un élément élastique en série et deux éléments élastiques parallèles

Un élément contractile, un élément élastique parallèle et un élément élastique en série

Explication

Le modèle de Hill associe un élément contractile (CE), un élément élastique parallèle (PE) et un élément élastique en série (SE). La variante avec deux éléments élastiques en parallèle ne respecte pas cette disposition.

2. Dans le modèle de Hill, quelle caractéristique décrit l’élément contractile ?

Il produit activement une force qui dépend de sa longueur, de sa vitesse et du signal d’excitation
Il produit passivement une force déterminée par sa longueur, comme un ressort non linéaire
Il produit une force déterminée par sa vitesse, sans lien avec le signal d’excitation
Il produit activement une force dépendant de sa longueur, mais indépendante de sa vitesse

Il produit activement une force qui dépend de sa longueur, de sa vitesse et du signal d’excitation

Explication

L’élément contractile génère activement une force liée à sa longueur et à sa vitesse, proportionnelle au signal d’excitation. La description d’un ressort passif correspond aux éléments élastiques, et non à l’élément contractile.

3. Comment caractériser une force en mécanique ?

Comme une grandeur scalaire sans direction et mesurée en newtons
Comme une grandeur scalaire sans direction et mesurée en joules
Comme une grandeur vectorielle orientée dans l’espace et mesurée en newtons
Comme une grandeur vectorielle orientée dans l’espace et mesurée en joules

Comme une grandeur vectorielle orientée dans l’espace et mesurée en newtons

Explication

Une force est un vecteur orienté dans l’espace et son unité de mesure est le newton. Une grandeur scalaire n’a pas de direction, même si elle peut avoir une unité de mesure.

4. Deux forces ont pour composantes horizontales F1x=3 NF_{1x}=3\ \text{N} et F2x=4 NF_{2x}=4\ \text{N}, et pour composantes verticales F1y=2 NF_{1y}=2\ \text{N} et F2y=5 NF_{2y}=5\ \text{N}. Quelles sont les composantes de leur résultante ?

Rx=1 NR_x=1\ \text{N} et Ry=3 NR_y=3\ \text{N}
Rx=7 NR_x=7\ \text{N} et Ry=3 NR_y=3\ \text{N}
Rx=12 NR_x=12\ \text{N} et Ry=10 NR_y=10\ \text{N}
Rx=7 NR_x=7\ \text{N} et Ry=7 NR_y=7\ \text{N}

$$R_x=7\ \text{N}$$ et $$R_y=7\ \text{N}$$

Explication

On additionne les composantes correspondantes : Rx=3+4=7 NR_x=3+4=7\ \text{N} et Ry=2+5=7 NR_y=2+5=7\ \text{N}. La soustraction des composantes donnerait des valeurs incorrectes pour cette addition de forces.

5. Que prévoit la première loi de Newton lorsque les forces extérieures exercées sur un corps sont nulles ?

Le corps subit une accélération dans la direction de son mouvement
Le corps acquiert une vitesse proportionnelle à sa masse
Le corps conserve son état d’équilibre de translation
Le corps change de direction tout en gardant la même vitesse

Le corps conserve son état d’équilibre de translation

Explication

La première loi de Newton indique qu’en l’absence de forces extérieures, un corps conserve son état d’équilibre de translation. Une accélération est associée à des forces externes non nulles, conformément à la deuxième loi.

6. Un corps est soumis à des forces externes non nulles. Quel effet décrit la deuxième loi de Newton ?

Le corps subit une accélération
Le corps conserve nécessairement son état d’équilibre de translation
Le corps perd toute vitesse sans changer d’état mécanique
Le corps exerce une force externe nulle sur son environnement

Le corps subit une accélération

Explication

Selon la deuxième loi de Newton, des forces externes non nulles entraînent une accélération du corps. La conservation de l’équilibre de translation correspond au cas où les forces extérieures sont nulles.

7. Comment définit-on l’impulsion d’une force agissant pendant un certain intervalle ?

Comme le quotient de la force par la durée de son action
Comme le quotient de la vitesse par la durée de son évolution
Comme le produit de la masse par la vitesse atteinte
Comme le produit de la force par la durée de son action

Comme le produit de la force par la durée de son action

Explication

L’impulsion correspond au produit d’une force par l’intervalle de temps pendant lequel elle agit. Le quotient de la force par la durée n’est pas la définition de l’impulsion.

8. Une personne décrit la trajectoire d’un objet sans examiner les forces qui la provoquent : quelle approche utilise-t-elle ?

La dynamique, qui décrit le mouvement à partir des forces appliquées
La statique, qui décrit l’équilibre sous l’action de moments
La cinétique, qui décrit le mouvement en intégrant notamment la masse
La cinématique, qui décrit le mouvement sans étudier ses causes

La cinématique, qui décrit le mouvement sans étudier ses causes

Explication

La cinématique étudie le mouvement en faisant abstraction de ses causes, comme les forces et les moments. La cinétique, contrairement à cette approche, fait notamment intervenir la masse.

9. Quelle notion la cinétique ajoute-t-elle à l’étude du mouvement par rapport à la cinématique ?

Les moments, sans faire intervenir la masse du corps
Les trajectoires, en écartant toute grandeur matérielle
La masse, avec les notions de longueur et de temps
Les forces, sans considérer les dimensions ni la durée

La masse, avec les notions de longueur et de temps

Explication

La cinétique prolonge la cinématique en mobilisant les notions de longueur, de temps et de masse. La cinématique fait abstraction des causes du mouvement et n’introduit pas la masse de cette manière.

10. À quel point le poids d’un corps est-il considéré comme appliqué ?

Au point le plus éloigné de son axe de rotation
Au centre de gravité du corps
Au centre géométrique de sa surface extérieure
Au point de contact avec le support

Au centre de gravité du corps

Explication

Le centre de gravité est défini comme le point d’application du poids. Le centre géométrique ne correspond pas nécessairement à ce point d’application.

11. Pourquoi modéliser le centre de gravité d’un système polyarticulé ?

Pour remplacer chaque articulation par une mesure de force
Pour représenter le centre de gravité du système et faciliter son calcul
Pour établir la masse de chacun des segments sans calcul du centre
Pour déterminer la vitesse angulaire de chaque segment

Pour représenter le centre de gravité du système et faciliter son calcul

Explication

La modélisation du centre de gravité est importante pour étudier et calculer celui d’un système polyarticulé. Elle ne vise pas à déterminer les vitesses angulaires des segments.

12. Un angle α\alpha varie au cours du temps : quelle relation définit sa vitesse angulaire instantanée ?

ω=d2αdt2\omega=\frac{d^2\alpha}{dt^2}
ω=dtdα\omega=\frac{dt}{d\alpha}
ω=αt\omega=\alpha t
ω=dαdt\omega=\frac{d\alpha}{dt}

$$\omega=\frac{d\alpha}{dt}$$

Explication

La vitesse angulaire est le taux de variation de l’angle par rapport au temps, soit ω=dαdt\omega=\frac{d\alpha}{dt}. L’expression d2αdt2\frac{d^2\alpha}{dt^2} correspond à une dérivée seconde, et non à la vitesse angulaire.

13. Quel symbole désigne le moment d’inertie ?

α\alpha
ω\omega
II
tt

$$I$$

Explication

Le moment d’inertie est noté II. Le symbole ω\omega désigne plutôt la vitesse angulaire.

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Quels éléments composent le modèle musculaire de Hill ?

Un élément contractile, un élément élastique parallèle et un élément élastique en série.

De quoi dépendent les forces produites par l’élément contractile du modèle de Hill ?

De sa longueur et de sa vitesse.

À quoi les forces de l’élément contractile du modèle de Hill sont-elles proportionnelles ?

Au signal d’excitation.

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