QCM : Biomécanique du mouvement humain (40 questions)

Explication

La mécanique étudie le comportement des corps soumis à des forces, qu’ils soient solides, liquides ou gazeux. La cinématique traite du mouvement sans ses causes, la cinétique de ses causes, et la biomécanique applique la physique aux organismes vivants.

Explication

La cinématique décrit les mouvements en fonction du temps sans s’intéresser à leurs causes. La cinétique porte sur les causes, la dynamique sur les relations entre mouvement et causes, et la biomécanique applique la physique à l’organisme vivant.

Explication

La cinétique étudie les causes du mouvement. La cinématique décrit le mouvement sans examiner ses causes, tandis que la mécanique et la biomécanique ont des domaines plus généraux.

Explication

La biomécanique applique la physique à l’organisme vivant et étudie les forces qu’il génère ou subit ainsi que leurs effets sur son mouvement ou ses déformations. La cinématique écarte les causes, la cinétique étudie les causes du mouvement, et la mécanique porte sur les corps en général.

Explication

L’approche qualitative décrit le mouvement par observation directe, sans méthodes sophistiquées de mesure, et elle est courante en enseignement et en entraînement. L’approche quantitative repose sur des données numériques, tandis que les deux autres réponses renvoient à des mesures instrumentées.

Explication

L’approche quantitative décrit et analyse le mouvement à partir de données numériques recueillies ou calculées au moyen d’instruments. L’approche qualitative s’appuie sur l’observation directe, et l’électromyographie renseigne sur l’activité musculaire.

Explication

L’électromyographie indique l’activité musculaire sous forme d’activation ou de non-activation et peut renseigner sur les effets de la fatigue ou de l’entraînement, mais elle ne donne pas l’intensité de la force musculaire. La quantification directe de cette intensité, les forces au sol et les angles articulaires correspondent à d’autres mesures.

Explication

La démarche biomécanique conduit de l’observation et de la mesure à la problématique, puis à l’analyse des mesures pour résoudre le problème. Mesurer avant d’observer inverse les étapes, classer après la résolution déplace l’étape initiale, et reformuler la problématique ne correspond pas à l’étape qui suit.

Explication

Le corps humain est trop complexe pour être entièrement compris tel quel; le modèle en propose donc une simplification. Une reproduction exhaustive nie cette simplification, la mesure directe n’est pas la raison de modéliser, et modifier le corps ne définit pas la modélisation.

Explication

Les modèles peuvent assimiler les segments à des corps rigides, supposer une répartition de masse constante et fixer les axes articulaires dans le temps. L’axe mobile, la masse variable et les segments déformables contredisent chacun l’une de ces hypothèses.

Explication

Dans le système international, le temps et la durée s’expriment en secondes, notées s. Le mètre mesure une longueur, le radian un angle et le hertz une fréquence.

Explication

La durée est l’intervalle de temps écoulé entre deux événements, ici le signal de départ et l’arrêt. L’instant désigne un moment précis, le référentiel une référence d’observation et la position un repérage spatial.

Explication

Un référentiel est une référence indépendante du temps, des corps et de leurs mouvements, ainsi que des actions mécaniques. Un corps mobile, une force ou une référence changeant avec l’observateur ne satisfait pas cette définition.

Explication

Les mouvements de translation se repèrent par des longueurs, tandis que les mouvements de rotation se repèrent par des angles. L’option qui inverse ces repères confond les deux types de mouvement, et celles qui appliquent une seule mesure aux deux ne respectent pas cette distinction.

Explication

Le plan frontal est défini par l’axe médio-latéral et l’axe vertical. L’association antéro-postérieur–vertical définit le plan sagittal, tandis que l’association antéro-postérieur–médio-latéral définit le plan horizontal.

Explication

Le plan horizontal est composé des axes antéro-postérieur et médio-latéral. Le plan sagittal associe l’axe antéro-postérieur au vertical, et le plan frontal associe le médio-latéral au vertical.

Explication

La flexion et l’extension se déroulent dans le plan sagittal autour de l’axe transverse. L’association plan frontal–axe sagittal correspond plutôt à l’abduction-adduction, tandis que la rotation se fait dans le plan horizontal autour de l’axe vertical.

Explication

Un point matériel néglige les dimensions du corps et représente sa masse totale par une masse exprimée en kilogrammes. Les mètres décrivent une longueur ou une position, pas une masse.

Explication

Un point est immobile dans un référentiel lorsque ses coordonnées y restent constantes au cours du temps. Des coordonnées qui varient indiqueraient un mouvement; la forme d’une trajectoire ne se déduit pas de coordonnées constantes.

Explication

Le mouvement et l’immobilité sont relatifs au référentiel choisi : le passager est immobile par rapport au siège et en mouvement par rapport au sol. Dire qu’il est immobile ou en mouvement dans tous les référentiels ignore cette dépendance.

Explication

La trajectoire est l’ensemble des positions prises par le point dans le référentiel au cours de son déplacement. Une position isolée, une vitesse ou les forces appliquées ne constituent pas cette définition.

Explication

La longueur AB représente le module du vecteur orienté de A vers B. L’origine est A, l’extrémité est B, et le sens est déterminé par l’orientation de A vers B.

Explication

La relation de Chasles additionne les vecteurs successifs du trajet pour obtenir le vecteur direct de A à C. L’égalité avec CA inverse le déplacement, tandis que la soustraction de BC ne décrit pas le trajet composé.

Explication

Les composantes se calculent en faisant coordonnées de B moins coordonnées de A : $4-(-2)=6$ et $-1-3=-4$. Le couple (−6, 4) correspond au vecteur orienté dans le sens inverse.

Explication

Le module vaut $\sqrt{5^2+12^2}=\sqrt{169}=13$. La somme directe 17 omet les carrés, tandis que 7 correspond à la différence des composantes.

Explication

La vitesse moyenne vectorielle est le déplacement entre les deux positions divisé par la durée : $120/15=8$ m/s dans la direction du déplacement. Diviser la durée par le déplacement inverse le rapport, et une valeur à un instant précis relève de la vitesse instantanée.

Explication

La vitesse instantanée est la limite du déplacement divisé par la durée lorsque l’intervalle tend vers zéro. Une moyenne sur tout le trajet porte sur un intervalle fini, tandis que l’accélération décrit la variation de vitesse.

Explication

L’accélération moyenne est la variation de vitesse divisée par la durée : $(16-4)/3=4$ m·s⁻². La valeur 12 résulte de l’omission de la division par le temps, et −4 inverse le sens de la variation.

Explication

L’accélération instantanée est la limite de la variation de vitesse divisée par la durée lorsque l’intervalle tend vers zéro. La vitesse instantanée repose sur une variation de position, et l’accélération moyenne conserve un intervalle fini.

Explication

Un mouvement circulaire uniforme combine une trajectoire circulaire et un module de vitesse constant, même si la direction de la vitesse change. Le mouvement rectiligne uniforme impose une trajectoire droite, le mouvement accéléré en module change la valeur de la vitesse, et la trajectoire elliptique n’est pas circulaire.

Explication

La longueur d’arc vaut $s=r\theta$, donc $s=0{,}4\times3=1{,}2\ \text{m}$. Le résultat $7{,}5\ \text{m}$ inverse les facteurs, $3{,}4\ \text{m}$ les additionne et $0{,}48\ \text{m}$ utilise le carré du rayon.

Explication

La relation est $v=r\omega$, donc $v=0{,}25\times8=2\ \text{m·s}^{-1}$. $32\ \text{m·s}^{-1}$ vient de la division par le rayon, $8\ \text{m·s}^{-1}$ reprend la valeur angulaire et $0{,}5\ \text{m·s}^{-1}$ utilise le rayon au carré.

Explication

L’accélération centripète est dirigée vers le centre de la trajectoire circulaire. La tangente et le déplacement instantané correspondent à la direction de la vitesse, tandis qu’une direction opposée au centre est radiale vers l’extérieur.

Explication

Les forces tendent à créer des mouvements de translation, tandis que les moments de force tendent à créer des rotations. Le mouvement circulaire décrit une trajectoire et ne remplace pas cette distinction entre translation et rotation.

Explication

Le poids est $\vec{P}=m\vec{g}$ : son intensité vaut $3\times9{,}81=29{,}43\ \text{N}$, il s’applique au centre de gravité et pointe verticalement vers le bas. $3\ \text{N}$ confond masse et poids, la direction vers le haut inverse le sens, et $9{,}81\ \text{N}$ omet le facteur masse.

Explication

Le principe fondamental de la dynamique donne $\sum\vec{F}_{ext}=m\vec{a}$, donc $a=15/5=3\ \text{m·s}^{-2}$. $75\ \text{m·s}^{-2}$ multiplie force et masse, $0{,}33\ \text{m·s}^{-2}$ inverse leur rapport et $15\ \text{m·s}^{-2}$ assimile force et accélération.

Explication

Le centre de masse est le point auquel on peut considérer que toute la masse du corps est rassemblée, et il constitue son point d’équilibre. Le centre géométrique décrit la géométrie, le point d’application concerne une force, et l’axe de rotation n’est pas ce point d’équilibre.

Explication

En cinématique, le centre de masse représente l’objet en mouvement ; en cinétique, il sert de point pour établir le bilan des forces et des moments. Inverser ces rôles confond les deux domaines, tandis que les autres réponses attribuent à un domaine le rôle de l’autre.

Explication

La coordonnée est la moyenne des positions pondérée par les masses : $\frac{2\times1+6\times5}{2+6}=4\,\text{m}$. La moyenne simple ignore les masses, l’inversion des masses donne une pondération erronée, et diviser par la seule masse la plus élevée omet la masse totale.

Explication

Le corps humain est articulé : lorsque ses segments bougent, la répartition de la masse change et le centre de masse corporel peut se déplacer. Le considérer fixe reprend à tort la propriété d’un corps rigide ; une variation de masse totale n’est pas nécessaire, et le centre de masse peut bouger même sans déplacement global du corps.