Flashcards : Approche énergétique de la mécanique — 83 cartes

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1Question

Qu'est-ce que la physique cherche à expliquer ?

Réponse

Les lois générales de la Nature.

2Question

Par quels moyens la physique explique-t-elle les lois de la Nature ?

Réponse

Par des lois fondamentales réfutables, des modèles mathématiques et des méthodes expérimentales.

3Question

Quelle est la première étape pour étudier un phénomène en physique ?

Réponse

Délimiter un système physique.

4Question

Que fait-on après avoir construit un modèle simplifié d'un système physique ?

Réponse

On sélectionne les grandeurs mesurables pertinentes.

5Question

Quelle est la différence entre une grandeur physique et une grandeur d'influence ?

Réponse

La grandeur physique évolue, la grandeur d'influence reste constante pendant l'observation.

6Question

Qu'est-ce qu'une théorie physique ?

Réponse

Un ensemble minimal de lois physiques produisant des prévisions expérimentales.

7Question

Quelles sont les sept dimensions de base en physique ?

Réponse

Longueur L, temps T, masse M, intensité électrique I, température θ, intensité lumineuse J, quantité de matière N.

8Question

Qu'impose l'homogénéité d'une loi physique sur les grandeurs ?

Réponse

Seules des grandeurs de même dimension peuvent être comparées, additionnées ou soustraites.

9Question

Quelle est la dimension de la vitesse en termes de L et T ?

Réponse

$[v]=L.T^{-1}$

10Question

Quelle est la dimension de l'énergie en termes de M, L et T ?

Réponse

$[E]=M.L^2.T^{-2}$

11Question

Quelles sont les unités de base du système international ?

Réponse

Le mètre, la seconde, le kilogramme, l’ampère, le kelvin, la candela et la mole.

12Question

Quelle est l'expression du newton en unités SI ?

Réponse

$1\,\mathrm{N}=1\,\mathrm{kg.m.s^{-2}}$

13Question

Quelle erreur a causé la perte de la sonde Mars Climate Orbiter en 1998 ?

Réponse

L'utilisation d'unités anglo-saxonnes comme si elles étaient en système international.

14Question

Quelle source rapporte l'accident de la sonde Mars Climate Orbiter en 1998 ?

Réponse

NASA, 1998.

15Question

Qu'est-ce qu'un point matériel en physique?

Réponse

Un objet de taille négligeable par rapport aux distances observées.

16Question

De quoi est constitué un référentiel d'étude?

Réponse

D'un repère pour position et d'une horloge pour dater les positions.

17Question

Quelle trajectoire suit une balle lâchée verticalement dans le référentiel du train?

Réponse

Une trajectoire rectiligne.

18Question

Quelle trajectoire suit une balle lâchée verticalement dans le référentiel du quai?

Réponse

Une trajectoire parabolique.

19Question

Quand les effets relativistes deviennent-ils significatifs en mécanique?

Réponse

Quand la vitesse approche celle de la lumière dans le vide $c$ .

20Question

Que dit Einstein en 1905 sur les effets relativistes en mécanique newtonienne?

Réponse

Ils sont négligeables aux vitesses usuelles mais significatifs près de $c$ .

21Question

Qu'est-ce que la trajectoire d'un point matériel ?

Réponse

L'ensemble des positions occupées par ce point dans un référentiel pendant son mouvement.

22Question

Quelle formule exprime le vecteur vitesse moyenne ?

Réponse

$\langle\vec v\rangle=\frac{\Delta\overrightarrow{OM}}{\Delta t}$

23Question

Quelle formule exprime le vecteur vitesse instantanée ?

Réponse

$\vec v(t)=\frac{d\overrightarrow{OM}}{dt}(t)$

24Question

Quelle formule exprime le vecteur accélération instantanée ?

Réponse

$\vec a(t)=\frac{d\vec v}{dt}(t)$

25Question

Quelle est la dimension du vecteur accélération instantanée ?

Réponse

$[a]=L.T^{-2}$

26Question

Quelle unité SI correspond à l'accélération instantanée ?

Réponse

Le mètre par seconde au carré (m.s⁻²).

27Question

Quelle est la direction du vecteur vitesse instantanée par rapport à la trajectoire ?

Réponse

Il est tangent à la trajectoire.

28Question

Que peut modifier le vecteur accélération sur la vitesse ?

Réponse

La norme, la direction ou le sens de la vitesse.

29Question

Qu'est-ce que l'accélération en physique ?

Réponse

Un vecteur mesurant les variations du vecteur vitesse.

30Question

Que représente l'aire algébrique sous la courbe d'accélération unidirectionnelle ?

Réponse

La variation de vitesse entre deux instants.

31Question

Quelle formule relie variation de vitesse et accélération en mouvement unidirectionnel ?

Réponse

$v(t_2)-v(t_1)=\int_{t_1}^{t_2}a(t)\,dt$ .

32Question

Comment s'exprime le vecteur position en coordonnées cartésiennes fixes ?

Réponse

$\overrightarrow{OM}=x\vec e_x+y\vec e_y+z\vec e_z$

33Question

Quels vecteurs forment la base cylindrique mobile ?

Réponse

$\vec e_r$ , $\vec e_\theta$ et $\vec e_z$

34Question

Quelles dérivées temporelles vérifient les vecteurs $\vec e_r$ et $\vec e_\theta$ ?

Réponse

$\frac{d\vec e_r}{dt}=\dot{\theta}\vec e_\theta$ et $\frac{d\vec e_\theta}{dt}=-\dot{\theta}\vec e_r$

35Question

Comment s'exprime la vitesse en coordonnées cylindriques ?

Réponse

$\vec v=\dot r\vec e_r+r\dot\theta\vec e_\theta+\dot z\vec e_z$

36Question

Quelle est l'expression de l'accélération en coordonnées cylindriques ?

Réponse

$\vec a=(\ddot r - r\dot\theta^2)\vec e_r + (2\dot r\dot\theta + r\ddot\theta)\vec e_\theta + \ddot z\vec e_z$

37Question

Comment s'exprime la position en coordonnées cylindriques ?

Réponse

$\overrightarrow{OM} = r\vec e_r + z\vec e_z$

38Question

Qu'est-ce qu'un mouvement rectiligne uniforme ?

Réponse

Un mouvement d’un corps en ligne droite à vitesse constante.

39Question

Quelle est l'accélération dans un mouvement rectiligne uniforme selon Ox ?

Réponse

L'accélération est nulle.

40Question

Quelle est l'équation horaire d'un mouvement rectiligne uniforme selon Ox ?

Réponse

$x(t)=v_0t+x_0$

41Question

Qu'est-ce qu'un mouvement rectiligne uniformément varié ?

Réponse

Un mouvement rectiligne à accélération constante.

42Question

Quelle est l'expression de la vitesse dans un mouvement rectiligne uniformément varié ?

Réponse

$\dot{x}(t)=a_0t+v_0$

43Question

Quelle est l'expression de la position dans un mouvement rectiligne uniformément varié ?

Réponse

$x(t)=\frac{1}{2}a_0t^2+v_0t+x_0$

44Question

Quelle est la forme de l'accélération dans un mouvement circulaire uniforme de rayon R ?

Réponse

L'accélération est centripète et vaut $\vec a=-R\omega_0^2\vec e_r=-\frac{v_0^2}{R}\vec e_r$ .

45Question

Comment sont reliées la vitesse angulaire et la vitesse linéaire dans un mouvement circulaire uniforme ?

Réponse

Par $\omega_0=\dot\theta=\frac{v_0}{R}$ .

46Question

Qu'est-ce que la masse inertielle ?

Réponse

Un scalaire positif mesurant la résistance à la modification de vitesse.

47Question

Quelle différence existe entre masse inertielle et masse gravitationnelle ?

Réponse

La masse inertielle mesure la résistance au changement de vitesse, la masse gravitationnelle agit sur la force gravitationnelle.

48Question

Que dit le principe d'équivalence concernant les masses inertielle et gravitationnelle ?

Réponse

Elles sont égales.

49Question

Quelle est la formule de la quantité de mouvement d'un point matériel ?

Réponse

$\vec p = m\vec v$

50Question

Que dit la première loi de Newton dans un référentiel inertiel ?

Réponse

Un corps isolé reste au repos ou en mouvement rectiligne uniforme.

51Question

Comment se définit une force ?

Réponse

Un vecteur caractérisé par direction, sens, intensité et point d’application.

52Question

Quelle est l'expression du principe fondamental de la dynamique si la masse est constante ?

Réponse

$\sum\vec F = m\vec a$

53Question

Qui a établi les lois de la dynamique et en quelle année ?

Réponse

Isaac Newton en 1687.

54Question

Quelle est la norme du champ gravitationnel à la surface de la Terre ?

Réponse

Elle est de 9,81 m·s⁻².

55Question

Quelle formule exprime le poids d'un corps de masse m ?

Réponse

$\vec P=m\vec g$

56Question

Quelle est la direction et le sens du vecteur $\vec g$ dans la formule du poids ?

Réponse

Il est vertical, dirigé vers le bas.

57Question

Quelle formule donne la force électrostatique entre deux charges ponctuelles ?

Réponse

$\vec F=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q' q}{r^2}\vec u$

58Question

Quelle constante vaut $8,85\cdot10^{-12}\ \mathrm{F\cdot m^{-1}}$ dans la force électrostatique ?

Réponse

C'est la permittivité du vide $\varepsilon_0$ .

59Question

Qui a formulé la loi de la force électrostatique en 1785 ?

Réponse

Charles-Augustin Coulomb.

60Question

Que se passe-t-il entre deux charges de même signe ?

Réponse

Elles se repoussent.

61Question

Quelle est l'expression de la force de Lorentz sur une charge q ?

Réponse

$\vec F=q(\vec E+\vec v\wedge\vec B)$

62Question

Qu'est-ce que la tension d’un fil ?

Réponse

C'est une force dirigée selon le fil, orientée d’une extrémité vers l’autre.

63Question

Quelle est la formule de la force de rappel d’un ressort idéal ?

Réponse

$\vec F=-k\Delta l\vec u$

64Question

Que représente $\Delta l$ dans la force de rappel d’un ressort ?

Réponse

$\Delta l$ est l'allongement $l-l_0$ du ressort.

65Question

Comment se décompose la réaction d’un support solide ?

Réponse

En une réaction normale $\vec R_N$ et une réaction tangentielle $\vec R_T$ .

66Question

Qu'est-ce qu'un fluide ?

Réponse

Un fluide est un liquide ou un gaz.

67Question

Quelles forces peut subir un corps immergé dans un fluide ?

Réponse

Une poussée d’Archimède, une force de frottement fluide et une force de portance.

68Question

Quelle est la formule de la poussée d’Archimède sur un corps immergé ?

Réponse

$\vec\Pi=-m_{fluide}\vec g$

69Question

Comment calcule-t-on la masse de fluide déplacée dans la poussée d’Archimède ?

Réponse

$m_{fluide}=\rho_{fluide}V_{immergé}$

70Question

Quelles sont les étapes de l'approche dynamique en mécanique ?

Réponse

Définir le système, choisir un référentiel inertiel, schématiser, choisir les coordonnées, établir la cinématique, dresser le bilan des forces, appliquer la deuxième loi de Newton, intégrer les équations.

71Question

Quelle relation d'accélération vérifie un corps en chute libre dans le vide ?

Réponse

L'accélération est égale à l'accélération de la pesanteur, $\vec a=\vec g$ .

72Question

Qui a montré que l'accélération en chute libre est indépendante de la masse ?

Réponse

Galilée.

73Question

Quelle est la durée de chute d'un objet lâché sans vitesse initiale d'une hauteur h ?

Réponse

$T=\sqrt{\frac{2h}{g}}$ .

74Question

Quelle est la vitesse à l'impact d'un objet lâché sans vitesse initiale d'une hauteur h ?

Réponse

$v=\sqrt{2gh}$ .

75Question

Quelle est l'équation du mouvement avec frottement fluide proportionnel à la vitesse ?

Réponse

$m\ddot z+k\dot z=mg$ .

76Question

Comment évolue la vitesse dans une chute avec frottement fluide proportionnel à la vitesse ?

Réponse

$v(t)=\frac{mg}{k}(1-e^{-t/\tau})$ avec $\tau=\frac{m}{k}$ .

77Question

Quelle est la vitesse limite en chute avec frottement fluide proportionnel à la vitesse ?

Réponse

$v_{lim}=\frac{mg}{k}$ .

78Question

Quelles sont les équations horaires d'un projectile lancé avec vitesse initiale v₀ et angle α ?

Réponse

$x(t)=v_0\cos\alpha\,t$ et $y(t)=-\frac{1}{2}gt^2+v_0\sin\alpha\,t$ .

79Question

Quelle est l'équation de la trajectoire d'un projectile dans le vide ?

Réponse

$y(x)=-\frac{g}{2v_0^2\cos^2\alpha}x^2+x\tan\alpha$ .

80Question

Quelle est la formule de la hauteur maximale atteinte par un projectile ?

Réponse

$y_m=\frac{v_0^2\sin^2\alpha}{2g}$ .

81Question

À quelle abscisse la hauteur maximale d'un projectile est-elle atteinte ?

Réponse

$x_m=\frac{v_0^2\sin\alpha\cos\alpha}{g}$ .

82Question

Quelle est la formule de la portée d'un projectile lancé et réceptionné à la même altitude ?

Réponse

$x_p=\frac{v_0^2\sin 2\alpha}{g}$ .

83Question

Pour quel angle la portée d'un projectile est-elle maximale ?

Réponse

Pour $\alpha=\frac{\pi}{4}$ .

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1. Quelle caractéristique distingue une grandeur physique d’une grandeur d’influence lors de l’étude d’un système ?

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