QCM : Décrire un mouvement — 19 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quel élément décrit le système étudié dans un modèle mécanique simplifié ?

Une trajectoire formée par les positions successives
Une horloge définissant l’origine des temps
Un point matériel placé au centre de gravité de l’objet
Un repère spatial fixé à un solide de référence

Un point matériel placé au centre de gravité de l’objet

Explication

Le système étudié est l’objet dont on analyse le mouvement, représenté par un point matériel situé à son centre de gravité. Un repère spatial ou temporel appartient au référentiel, tandis qu’une trajectoire décrit le mouvement obtenu.

2. Quelle définition caractérise correctement un référentiel ?

Un solide de référence muni d’un repère d’espace et d’un repère temporel
Un objet réduit à un point matériel situé en son centre de gravité
L’ensemble des positions successives occupées par un système
Une courbe décrivant le déplacement observé depuis le sol

Un solide de référence muni d’un repère d’espace et d’un repère temporel

Explication

Un référentiel est un solide de référence permettant de décrire la position et le mouvement grâce à un repère d’espace et à un repère temporel. Les autres descriptions correspondent au système étudié ou à sa trajectoire.

3. Une personne assise dans un train en mouvement est-elle immobile ou en mouvement ?

Elle est immobile dans les deux référentiels car elle reste assise
Elle est en mouvement dans les deux référentiels avec la même description
Elle est immobile par rapport au train et en mouvement par rapport au sol
Elle est en mouvement par rapport au train et immobile par rapport au sol

Elle est immobile par rapport au train et en mouvement par rapport au sol

Explication

Le mouvement dépend du référentiel choisi : la personne conserve une position dans le train, mais sa position change par rapport au sol. Cette situation illustre qu’un même système peut être immobile dans un référentiel et en mouvement dans un autre.

4. Pourquoi deux observateurs peuvent-ils donner des descriptions différentes du mouvement d’un même objet ?

Ils étudient des systèmes différents dès que leurs observations ne concordent pas
Ils remplacent le repère temporel par la forme géométrique de l’objet
Ils mesurent nécessairement des trajectoires identiques depuis des lieux différents
Ils peuvent utiliser des référentiels différents pour décrire sa position

Ils peuvent utiliser des référentiels différents pour décrire sa position

Explication

La description du mouvement dépend du référentiel utilisé par chaque observateur, ce qui peut rendre un objet immobile pour l’un et mobile pour l’autre. Une différence d’observation ne signifie pas que les systèmes étudiés sont différents.

5. Qu’appelle-t-on la trajectoire d’un système ?

L’ensemble des positions successives occupées pendant son mouvement
La durée séparant la position initiale de la position finale
Le solide choisi pour mesurer la position et le temps
Le point matériel placé au centre de gravité de l’objet

L’ensemble des positions successives occupées pendant son mouvement

Explication

La trajectoire regroupe les positions successives occupées par un système au cours de son mouvement. Le solide de référence appartient au référentiel, tandis que le point matériel modélise le système étudié.

6. Quelle association entre forme et trajectoire est correcte ?

Une droite correspond à une trajectoire circulaire, un cercle à une trajectoire curviligne et une courbe quelconque à une trajectoire rectiligne
Une droite correspond à une trajectoire curviligne, un cercle à une trajectoire rectiligne et une courbe quelconque à une trajectoire circulaire
Une droite correspond à une trajectoire rectiligne, un cercle à une trajectoire curviligne et une courbe quelconque à une trajectoire circulaire
Une droite correspond à une trajectoire rectiligne, un cercle à une trajectoire circulaire et une courbe quelconque à une trajectoire curviligne

Une droite correspond à une trajectoire rectiligne, un cercle à une trajectoire circulaire et une courbe quelconque à une trajectoire curviligne

Explication

Une trajectoire rectiligne a la forme d’une droite, une trajectoire circulaire celle d’un cercle, et une trajectoire curviligne est une courbe quelconque. Les autres associations permutent ces trois définitions.

7. Quelle relation permet de calculer la vitesse moyenne d’un déplacement ?

v=dΔtv = \frac{d}{\Delta t}
v=d×Δtv = d \times \Delta t
v=d+Δtv = d + \Delta t
v=Δtdv = \frac{\Delta t}{d}

$$v = \frac{d}{\Delta t}$$

Explication

La vitesse moyenne se calcule en divisant la distance parcourue par la durée du déplacement. Multiplier ou inverser ces grandeurs ne donne pas la relation définissant la vitesse moyenne.

8. Quelle unité appartient au Système international pour exprimer une vitesse ?

Le kilomètre par heure, noté km·h⁻¹
Le mètre par heure, noté m·h⁻¹
Le mètre par seconde, noté m·s⁻¹
Le kilomètre par seconde, noté km·s⁻¹

Le mètre par seconde, noté m·s⁻¹

Explication

Dans le Système international, la distance est exprimée en mètres et la durée en secondes, ce qui donne le mètre par seconde. Le kilomètre par heure est surtout employé dans la vie courante.

9. Une voiture parcourt 150 kilomètres en 2 heures. Quelle démarche permet de déterminer correctement sa vitesse moyenne en kilomètres par heure ?

Convertir 150 kilomètres en secondes, puis calculer v=2150v = \frac{2}{150}
Identifier 150 kilomètres et 2 heures, puis calculer v=150×2v = 150 \times 2
Identifier 150 kilomètres et 2 heures, puis calculer v=1502v = \frac{150}{2}
Additionner 150 kilomètres et 2 heures après avoir vérifié l’unité

Identifier 150 kilomètres et 2 heures, puis calculer $$v = \frac{150}{2}$$

Explication

Il faut identifier la distance et la durée, utiliser des unités cohérentes, appliquer la relation de la vitesse puis vérifier l’unité obtenue. Le produit, l’inversion ou l’addition ne correspondent pas au calcul d’une vitesse moyenne.

10. Quelle est la valeur de 72 km⋅h−172\ \mathrm{km\cdot h^{-1}} exprimée en m⋅s−1\mathrm{m\cdot s^{-1}} ?

25,9 m⋅s−125{,}9\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}
68,4 m⋅s−168{,}4\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}
20 m⋅s−120\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}
259,2 m⋅s−1259{,}2\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}

$$20\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}$$

Explication

Pour convertir des kilomètres par heure en mètres par seconde, il faut diviser par 3,6 : 72÷3,6=2072 \div 3{,}6 = 20. La multiplication par 3,6 s’applique dans le sens inverse, des mètres par seconde vers les kilomètres par heure.

11. Quelles informations le vecteur vitesse d’un système représente-t-il à un instant donné ?

La direction, le sens et la valeur de la vitesse
La position, l’accélération et la distance restante
La masse, la force exercée et la durée du mouvement
La distance parcourue, la durée et la trajectoire

La direction, le sens et la valeur de la vitesse

Explication

Le vecteur vitesse associe la valeur de la vitesse à sa direction et à son sens. La rapidité seule correspond à la valeur de la vitesse, tandis que les autres propositions mélangent des grandeurs différentes.

12. Comment est orienté le vecteur vitesse d’un mobile à un instant donné ?

Il relie la position initiale à la position finale du mouvement.
Il est perpendiculaire à la trajectoire et orienté vers l’extérieur.
Il pointe vers le centre de courbure de la trajectoire.
Il est tangent à la trajectoire et orienté dans le sens du mouvement.

Il est tangent à la trajectoire et orienté dans le sens du mouvement.

Explication

À chaque instant, le vecteur vitesse est tangent à la trajectoire et suit le sens du déplacement. La trajectoire est l’ensemble des positions successives, et le vecteur vitesse n’est pas défini comme une direction vers le centre de courbure.

13. Dans quelle situation le vecteur vitesse varie-t-il ?

Quand la distance parcourue devient nulle
Après une modification de la durée totale du trajet
Dès que sa valeur ou sa direction change
Lorsque la masse du système reste constante

Dès que sa valeur ou sa direction change

Explication

Le vecteur vitesse varie dès qu’au moins une de ses caractéristiques, sa valeur ou sa direction, change. La masse, la durée totale et la distance parcourue ne suffisent pas à elles seules à établir une variation du vecteur vitesse.

14. Sur une chronophotographie prise à intervalles de temps réguliers, que déduire de positions successives de plus en plus espacées ?

La vitesse augmente et le mouvement est accéléré.
La direction change tandis que la valeur de la vitesse reste constante.
La vitesse reste constante et le mouvement est uniforme.
La vitesse diminue et le mouvement est ralenti.

La vitesse augmente et le mouvement est accéléré.

Explication

À intervalles de temps égaux, des espacements croissants entre les positions indiquent que le mobile parcourt des distances de plus en plus grandes pendant chaque intervalle : sa vitesse augmente. Des espacements identiques indiqueraient un mouvement uniforme.

15. Lors d’un mouvement circulaire à vitesse constante, pourquoi le vecteur vitesse varie-t-il ?

Parce que sa direction change continuellement malgré une valeur constante.
Parce que sa valeur augmente à chaque tour malgré une direction fixe.
Parce que la durée de chaque tour diminue progressivement.
Parce que la trajectoire devient rectiligne pendant le mouvement.

Parce que sa direction change continuellement malgré une valeur constante.

Explication

Dans un mouvement circulaire à vitesse constante, la valeur de la vitesse ne change pas, mais la direction du vecteur vitesse change continuellement. Une direction fixe correspondrait à un mouvement rectiligne, et les autres propositions ne décrivent pas cette situation.

16. Comment distingue-t-on un mouvement uniforme, accéléré et ralenti à partir de l’évolution de la vitesse ?

La direction reste fixe, change progressivement ou s’inverse respectivement
La distance parcourue diminue, reste constante ou augmente respectivement
La vitesse reste constante, augmente ou diminue respectivement
La trajectoire reste droite, devient courbe ou revient droite respectivement

La vitesse reste constante, augmente ou diminue respectivement

Explication

Un mouvement est uniforme lorsque la valeur de la vitesse reste constante, accéléré lorsqu’elle augmente et ralenti lorsqu’elle diminue. Une trajectoire droite ou courbe décrit la forme du chemin, mais ne suffit pas à caractériser l’évolution de la vitesse.

17. Une voiture suit une route droite et parcourt des distances de plus en plus grandes pendant des intervalles de temps identiques. Comment caractériser son mouvement ?

Un mouvement rectiligne uniforme
Un mouvement rectiligne accéléré
Un mouvement circulaire non uniforme
Un mouvement circulaire uniforme

Un mouvement rectiligne accéléré

Explication

La route droite indique une trajectoire rectiligne et les distances croissantes pour des durées identiques montrent que la vitesse augmente. Le mouvement est donc rectiligne accéléré, contrairement au mouvement rectiligne uniforme qui exige une vitesse constante.

18. Quelle démarche permet d’analyser correctement un mouvement à partir d’une vidéo ou d’une chronophotographie ?

Identifier la vitesse initiale, puis conclure sans préciser le référentiel ni les positions successives
Identifier le système et le référentiel, puis étudier positions, trajectoire, distances et vitesse
Mesurer la durée totale, puis déduire la trajectoire à partir de la masse du système
Repérer la position finale, puis comparer les directions sans étudier les intervalles de temps

Identifier le système et le référentiel, puis étudier positions, trajectoire, distances et vitesse

Explication

L’analyse repose sur l’identification du système et du référentiel, le repérage des positions successives, l’étude de la trajectoire, la comparaison des distances pour des durées identiques et l’examen de la direction du vecteur vitesse. Se limiter à la durée totale ou à une position finale ne permet pas de déterminer la nature du mouvement.

19. Une voiture filmée sur une route droite occupe des positions séparées par des distances identiques toutes les 0,5 s. Quelle conclusion peut-on tirer ?

Son mouvement est rectiligne accéléré
Son mouvement est circulaire uniforme
Son mouvement est circulaire non uniforme
Son mouvement est rectiligne uniforme

Son mouvement est rectiligne uniforme

Explication

Les positions alignées indiquent une trajectoire rectiligne et les distances identiques pour des durées égales indiquent une vitesse constante. Des distances croissantes auraient plutôt caractérisé un mouvement rectiligne accéléré.

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Qu'est-ce que le système étudié en mécanique ?

L'objet dont on étudie le mouvement modélisé par un point matériel au centre de gravité.

Qu'est-ce qu'un référentiel en mécanique ?

Un solide de référence avec un repère spatial et temporel pour décrire un système.

À quoi est lié le référentiel terrestre ?

Au sol.

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