Flashcards : Cinématique et lois de Newton — 86 cartes

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1Question

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

Réponse

Les lois générales de la Nature par des principes fondamentaux réfutables.

2Question

Quelle est la première étape de la démarche physique ?

Réponse

Délimiter un système physique.

3Question

Qu'est-ce qu'une grandeur physique ?

Réponse

Une grandeur qui évolue dans le temps ou selon une autre grandeur.

4Question

Qu'est-ce qu'une grandeur d'influence ?

Réponse

Un paramètre qui influence sans évoluer pendant l'observation.

5Question

Qu'est-ce qu'une théorie physique ?

Réponse

Un ensemble minimal de lois produisant des prévisions expérimentales.

6Question

Que décrit la cinématique ?

Réponse

Le mouvement des corps indépendamment de ses causes.

7Question

Que traite la dynamique ?

Réponse

Les causes du mouvement et leurs liens de cause à conséquence.

8Question

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.

9Question

Quelle condition impose l'homogénéité entre deux grandeurs physiques ?

Réponse

Elles doivent avoir la même dimension.

10Question

Quelle est la dimension d'un produit de deux grandeurs physiques ?

Réponse

Le produit des dimensions des deux grandeurs.

11Question

Quelle est la dimension d'un quotient de deux grandeurs physiques ?

Réponse

Le quotient des dimensions des deux grandeurs.

12Question

Quelle est la dimension de la vitesse ?

Réponse

$L\,T^{-1}$

13Question

Quelle est la dimension de l'énergie ?

Réponse

$M\,L^2\,T^{-2}$

14Question

Quelle est la dimension du paramètre τ dans $\exp\left(-\frac{t}{\tau}\right)$ ?

Réponse

La dimension d'un temps.

15Question

En quelle année la sonde Mars Climate Orbiter s'est-elle écrasée à cause d'erreurs d'unités ?

Réponse

En 1998.

16Question

Qu'est-ce qu'un objet ponctuel en physique ?

Réponse

Un objet dont la taille est négligeable par rapport aux distances d'observation.

17Question

Qu'est-ce qu'un référentiel d'étude ?

Réponse

Un repère avec une horloge pour situer position et temps d'un corps.

18Question

Quelle différence de trajectoire observe-t-on entre deux observateurs pour une balle lâchée dans un train ?

Réponse

Une trajectoire rectiligne dans le train, parabolique au bord des rails.

19Question

Comment définit-on le vecteur position d'un point matériel M dans un référentiel R ?

Réponse

C'est le vecteur reliant un point fixe O à M, noté $\overrightarrow{OM}(t)$ .

20Question

Qu'appelle-t-on la trajectoire d'un point matériel ?

Réponse

L'ensemble des positions occupées par ce point dans l'espace pendant son mouvement.

21Question

Quelle est la formule de la vitesse moyenne en fonction du vecteur position ?

Réponse

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

22Question

Quelle est la définition mathématique de l'accélération instantanée ?

Réponse

C'est la dérivée du vecteur vitesse : $\vec a(t)=\frac{d\vec v}{dt}(t)$ .

23Question

Quelle est la relation entre l'aire sous la courbe d'accélération et la variation de vitesse ?

Réponse

L'aire entre $t_1$ et $t_2$ égale $\Delta v=\int_{t_1}^{t_2}a\,dt$ .

24Question

Qu'est-ce que l'accélération mesure dans un mouvement ?

Réponse

Les variations du vecteur vitesse, incluant norme, direction et sens.

25Question

Quelle formule relie l'accélération à la dérivée de la vitesse ?

Réponse

$a=\frac{dv}{dt}$

26Question

Comment exprime-t-on la variation de vitesse entre deux instants ?

Réponse

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

27Question

Comment s'écrit le vecteur position en coordonnées cartésiennes ?

Réponse

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

28Question

Quelle est l'expression du vecteur vitesse en coordonnées cartésiennes ?

Réponse

$\vec v=\dot{x}\vec e_x+\dot{y}\vec e_y+\dot{z}\vec e_z$

29Question

Quelle est l'expression du vecteur accélération en coordonnées cartésiennes ?

Réponse

$\vec a=\ddot{x}\vec e_x+\ddot{y}\vec e_y+\ddot{z}\vec e_z$

30Question

Quelle relation vérifie $\frac{d\vec e_r}{dt}$ en base cylindrique mobile ?

Réponse

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

31Question

Quelle relation vérifie $\frac{d\vec e_\theta}{dt}$ en base cylindrique mobile ?

Réponse

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

32Question

Quelle est l'expression du vecteur position en coordonnées cylindriques ?

Réponse

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

33Question

Quelle est l'expression du vecteur vitesse en coordonnées cylindriques ?

Réponse

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

34Question

Quelle est l'expression du vecteur accélération en coordonnées cylindriques ?

Réponse

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

35Question

Comment exprime-t-on $x$ en fonction de $r$ et $\theta$ en coordonnées cylindriques ?

Réponse

$x = r\cos\theta$

36Question

Comment exprime-t-on $y$ en fonction de $r$ et $\theta$ en coordonnées cylindriques ?

Réponse

$y = r\sin\theta$

37Question

Comment calcule-t-on $r$ et $\theta$ à partir de $x$ et $y$ en coordonnées cylindriques ?

Réponse

$r=\sqrt{x^2 + y^2}$ et $\theta=\arctan\left(\frac{y}{x}\right)$ si $x \neq 0$

38Question

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

Réponse

Un mouvement en ligne droite à vitesse constante dans le référentiel observateur.

39Question

Quelle est l'accélération dans un mouvement rectiligne uniforme ?

Réponse

L'accélération est nulle.

40Question

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

Réponse

$x(t)=v_0t+x_0$

41Question

Quelle est l'équation horaire d'un mouvement rectiligne uniformément varié ?

Réponse

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

42Question

Comment est l'accélération dans un mouvement rectiligne uniformément varié ?

Réponse

L'accélération est constante.

43Question

Que signifie $a_0>0$ dans un mouvement rectiligne uniformément varié ?

Réponse

L'accélération est dans le sens de l'axe choisi.

44Question

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

Réponse

Un mouvement sur un cercle avec vitesse constante en norme.

45Question

Quelle est l'expression de la vitesse dans un mouvement circulaire uniforme de rayon $R$ ?

Réponse

$\vec v=R\omega_0\vec e_\theta$

46Question

Qu'est-ce que la masse inertielle mesure ?

Réponse

La résistance d’un corps à la modification de sa vitesse.

47Question

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

Réponse

$\vec p = m\vec v$

48Question

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

Réponse

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

49Question

Qu'est-ce qu'une force en mécanique newtonienne ?

Réponse

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

50Question

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

Réponse

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

51Question

Quelle condition assure l’équilibre d’un point matériel dans un référentiel inertiel ?

Réponse

La somme vectorielle des forces appliquées est nulle.

52Question

Quelle relation exprime la force entre deux points matériels en interaction ?

Réponse

$\vec f_{12} = -\vec f_{21}$

53Question

Quelle est la formule de la force gravitationnelle selon Newton ?

Réponse

$\vec F = -G\frac{m' m}{r^2} \vec u$

54Question

Qu'est-ce que le champ gravitationnel ?

Réponse

Une propriété locale de l’espace créée par un corps massif.

55Question

Quelle formule exprime la force gravitationnelle à la surface de la Terre ?

Réponse

$\vec{F}=m\vec{g}$

56Question

Quelle est la valeur du champ de pesanteur $g$ à la surface de la Terre ?

Réponse

$g=9{,}81\ \mathrm{m.s^{-2}}$

57Question

Comment calcule-t-on le champ gravitationnel terrestre à sa surface ?

Réponse

$\|\vec{G}_{\mathrm{Terre}}\|=\frac{GM_T}{R_T^2}$

58Question

Quelle est la valeur approchée du rayon terrestre $R_T$ utilisée ?

Réponse

$R_T\simeq6{,}37\times10^6\ \mathrm{m}$

59Question

Quelle est la constante gravitationnelle $G$ utilisée dans le calcul ?

Réponse

$G=6{,}67\times10^{-11}\ \mathrm{m^3.kg^{-1}.s^{-2}}$

60Question

Quelle est la masse de la Terre $M_T$ utilisée dans le calcul ?

Réponse

$M_T=5{,}97\times10^{24}\ \mathrm{kg}$

61Question

Quelle formule donne la force entre deux charges ponctuelles selon Coulomb ?

Réponse

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

62Question

Quelle est la valeur de la permittivité du vide $\varepsilon_0$ ?

Réponse

$\varepsilon_0=8{,}85\times10^{-12}\ \mathrm{F.m^{-1}}$

63Question

Quelle relation décrit l'interaction entre deux charges de même signe ?

Réponse

Elles se repoussent.

64Question

Que se passe-t-il entre deux charges de signes opposés ?

Réponse

Elles s'attirent.

65Question

Quelle formule relie la force exercée sur une charge q par un champ électrique $\vec{E}$ ?

Réponse

$\vec{F}=q\vec{E}$

66Question

Quelle est la formule de la force de Lorentz sur une charge q en mouvement ?

Réponse

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

67Question

Qu'est-ce que la tension du fil ?

Réponse

C'est une force dirigée selon le fil, capable de tirer mais pas repousser.

68Question

Quand la tension du fil est-elle nulle ?

Réponse

Elle est nulle lorsque le fil n’est pas tendu.

69Question

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

Réponse

$\vec{F}=-k\Delta l\vec{u}$ avec $\Delta l=l-l_0$ .

70Question

Quelle est l'unité de la raideur $k$ d'un ressort ?

Réponse

Elle s'exprime en $\mathrm{N.m^{-1}}$ .

71Question

Comment se décompose la réaction d’un support solide ?

Réponse

En une réaction normale $\vec{R}_N$ et une réaction tangentielle $\vec{R}_T$ .

72Question

Qu'est-ce qu'un fluide ?

Réponse

Un liquide ou un gaz.

73Question

Quelles forces un corps immergé peut-il subir ?

Réponse

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

74Question

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

Réponse

$\vec{\Pi}=-m_{\mathrm{fluide}}\vec{g}$ avec $m_{\mathrm{fluide}}=\rho_{\mathrm{fluide}}V_{\mathrm{immergé}}$ .

75Question

Quelles étapes comprend la résolution dynamique d'un système ?

Réponse

Définition, référentiel, schéma, coordonnées, cinématique, forces, 2e loi de Newton, intégration.

76Question

Quelle relation exprime l'accélération en chute libre dans le vide selon Galilée ?

Réponse

L'accélération est égale au vecteur gravité $\vec{a}=\vec{g}$ .

77Question

Quelle est l'équation horaire d'une chute sans vitesse initiale depuis une hauteur h ?

Réponse

$z(t)=\frac{1}{2}gt^2$ .

78Question

Quelle est la durée de chute depuis une hauteur h sans vitesse initiale ?

Réponse

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

79Question

Quelle est la vitesse d'impact d'une chute libre sans vitesse initiale depuis h ?

Réponse

$v=\sqrt{2gh}$ .

80Question

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

Réponse

$m\dot{v}+kv=mg$ .

81Question

Quelle est la vitesse limite d'une chute avec frottement fluide proportionnel à la vitesse ?

Réponse

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

82Question

Quelles sont les équations horaires d'un projectile lancé à la vitesse initiale $v_0$ sous un angle $\alpha$ sans frottement ?

Réponse

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

83Question

Quelle est l'abscisse où la hauteur maximale du projectile est atteinte ?

Réponse

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

84Question

Quelle est la hauteur maximale atteinte par le projectile ?

Réponse

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

85Question

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

Réponse

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

86Question

Pour quel angle de tir la portée du projectile est-elle maximale ?

Réponse

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

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