QCM : Biomécanique des forces et puissances (21 questions)

Explication

La puissance mécanique produite résulte de l’application conjointe de forces et de vitesses gestuelles. La masse et la température ne définissent pas directement cette production de puissance.

Explication

Dans la plupart des activités, la puissance mécanique associe des forces internes et externes, ce qui complique sa mesure directe ou son calcul. En cyclisme, sa détermination est généralement plus accessible.

Explication

La masse représente la quantité de matière constituée d’atomes et de molécules dans un corps, et son unité est le kilogramme. Le poids est une force qui s’exprime en newtons.

Explication

Le poids se calcule avec $P=m\times g$, donc $P=10\times9{,}81=98{,}1\,\mathrm{N}$. La masse reste exprimée en kilogrammes et ne doit pas être confondue avec le poids.

Explication

La résistance gravitationnelle vérifie $R_{gravité}=m_{totale}\times g\times\sin\alpha$ ; elle augmente donc avec $\sin\alpha$ lorsque l’angle de la pente augmente dans le domaine considéré. La masse totale et la gravité restent aussi des facteurs de cette résistance.

Explication

La réaction du sol agit entre le corps et son environnement, tandis que la force musculaire est produite à l’intérieur du corps : elles sont donc respectivement externe et interne. La gravité et les frottements font aussi partie des forces externes.

Explication

Le frottement est une interaction qui s’oppose au mouvement relatif entre deux systèmes en contact. Une force de poussée peut au contraire favoriser le déplacement.

Explication

Le frottement à sec entre deux solides est indépendant de la vitesse de glissement, tandis que le frottement visqueux dépend de la vitesse relative, notamment dans un fluide. Les deux phénomènes ne suivent donc pas la même relation avec la vitesse.

Explication

La résistance de friction vérifie $f=F_N\times\mu$, donc $f=200\times0{,}3=60\,\mathrm{N}$. Diviser la force normale par le coefficient ne correspond pas à la relation donnée.

Explication

La traînée agit dans le sens opposé au déplacement, alors que la portance exerce une force vers le haut. Confondre la portance avec une force de freinage inverse leurs orientations respectives.

Explication

La relation $R_a=\frac{1}{2}\times\rho\times v_a^2\times S\times C_x$ montre que la résistance varie comme le carré de la vitesse de l’air. Une variation linéaire concernerait un paramètre apparaissant à la puissance un dans cette relation.

Explication

Avec un vent de dos, la relation devient $V_a=V_d-V_v$, soit $30-10=20\ \text{km/h}$. La somme des vitesses correspond au cas d’un vent de face dans la convention donnée.

Explication

Le travail mécanique correspond à l’énergie fournie par une force lorsque son point d’application se déplace, et il se mesure en joules. Une contraction isométrique produit une force sans déplacement du point d’application, ce qui ne constitue pas le travail décrit ici.

Explication

Le travail linéaire se calcule par $W_F=F\times d$, donc $W_F=50\times4=200\ \text{J}$. Les autres valeurs ne correspondent pas au produit de la force par la distance.

Explication

Lorsque la force et le déplacement sont de sens opposés, le travail est négatif ; on parle alors de travail résistant. Un travail moteur est associé à une force orientée dans le même sens que le déplacement.

Explication

Le travail interne sert à déplacer les segments corporels, tandis que le travail externe sert à vaincre des forces extérieures lors du déplacement du corps ou d’une charge. Soulever une charge relève donc du travail externe.

Explication

La puissance mécanique indique la quantité de travail réalisée par unité de temps et s’exprime en watts, avec $1\ \text{W}=1\ \text{J}/\text{s}$. Le joule mesure une énergie ou un travail, mais ne renseigne pas à lui seul sur la durée de réalisation.

Explication

La puissance mécanique se calcule avec $P_{meca}=\frac{W}{t}$, donc $P_{meca}=\frac{900}{3}=300\ \text{W}$. Multiplier le travail par le temps ne correspond pas à la définition de la puissance.

Explication

La puissance mécanique en cyclisme vérifie $P_{meca}=R_T\times V$, et la résistance totale est la somme $R_T=R_a+R_r+P$. Une division ou une soustraction des résistances ne respecte pas les relations définies.

Explication

Les accéléromètres et les centrales inertielles estiment la puissance à partir du mouvement observé, ce qui constitue une mesure indirecte. Un ergocycle, un rameur ou un ergomètre isocinétique fournit plutôt une mesure directe grâce à l’instrumentation de l’appareil.

Explication

Les capteurs de puissance fournissent une mesure directe sur le terrain, mais leur utilisation concerne principalement le cyclisme. Leur précision dans cette activité ne signifie pas que la méthode se transfère avec la même facilité à la course, à l’aviron ou à la musculation.