QCM : Décrire un mouvement — 14 questions

Questions et réponses du QCM

1. Comment définit-on la trajectoire d’un système dans un référentiel donné ?

Comme la durée nécessaire pour atteindre sa position finale
Comme l’ensemble de ses positions successives au cours du temps
Comme la distance parcourue entre sa position initiale et sa position finale
Comme la direction instantanée de son vecteur déplacement

Comme l’ensemble de ses positions successives au cours du temps

Explication

La trajectoire regroupe les positions occupées successivement par le système au cours du temps dans un référentiel donné. Elle ne se réduit pas à la distance entre les positions initiale et finale.

2. Que représente le vecteur déplacement MM′→\overrightarrow{MM'} d’un système ?

La courbe complète parcourue entre M et M'
La distance totale parcourue pendant le mouvement
La direction opposée au déplacement entre M et M'
Le segment orienté reliant la position initiale M à la position finale M'

Le segment orienté reliant la position initiale M à la position finale M'

Explication

Le vecteur déplacement relie la position initiale M à la position finale M', avec un sens allant de M vers M'. Il ne décrit pas la totalité de la trajectoire réellement suivie.

3. Un mobile se déplace sur une trajectoire dont la direction change progressivement. Comment qualifier son mouvement ?

Le mouvement est rectiligne uniforme.
Le mouvement est rectiligne décéléré.
Le mouvement est curviligne ou circulaire.
Le mouvement est rectiligne accéléré.

Le mouvement est curviligne ou circulaire.

Explication

Un changement de direction du vecteur vitesse caractérise un mouvement circulaire ou curviligne. Un mouvement rectiligne conserve une direction constante, même si la valeur de la vitesse peut varier.

4. Dans l’étude du mouvement d’une voiture, que désigne le système ?

Le repère utilisé pour mesurer le temps
Le centre du référentiel terrestre
La voiture dont on analyse le mouvement
La route choisie comme objet de référence

La voiture dont on analyse le mouvement

Explication

Le système est l’objet dont on étudie le mouvement, ici la voiture. La route joue plutôt le rôle de référence permettant de décrire ce mouvement.

5. Pourquoi peut-on dire que le mouvement d’un système est relatif ?

Parce que sa vitesse reste identique dans chaque référentiel
Parce que sa trajectoire est fixée par sa forme géométrique
Parce que sa masse change selon la durée de l’observation
Parce que sa description dépend du référentiel utilisé

Parce que sa description dépend du référentiel utilisé

Explication

Un même système peut être décrit différemment selon l’objet de référence choisi, ce qui rend son mouvement relatif. La vitesse et la trajectoire ne sont donc pas nécessairement identiques dans tous les référentiels.

6. Quel référentiel convient à l’étude d’un satellite en orbite autour de la Terre à l’échelle de plusieurs jours ?

Le référentiel terrestre
Le référentiel héliocentrique
Le référentiel géocentrique
Le référentiel lié au satellite

Le référentiel géocentrique

Explication

Le référentiel géocentrique est adapté aux mouvements étudiés à l’échelle de la planète Terre. Le référentiel terrestre concerne plutôt les mouvements ayant lieu sur Terre et durant moins de 24 heures.

7. Quel élément caractérise un référentiel utilisé pour étudier le mouvement d’un objet ?

Un objet de référence associé à des repères d’espace et de temps
Une force qui modifie la vitesse de l’objet étudié
Une trajectoire définie par les positions successives de l’objet
Un objet mobile dont on suit la position au cours du temps

Un objet de référence associé à des repères d’espace et de temps

Explication

Un référentiel est un objet de référence auquel sont associés un repère d’espace et un repère de temps. L’objet mobile étudié constitue le système, et non le référentiel.

8. La valeur de la vitesse d’un mobile passe de 4 m·s⁻¹ à 7 m·s⁻¹, sans indication de changement de direction. Comment qualifier l’évolution de son mouvement ?

Le mouvement est ralenti ou décéléré.
Le mouvement est uniforme.
Le mouvement est nécessairement circulaire.
Le mouvement est accéléré.

Le mouvement est accéléré.

Explication

Lorsque la valeur de la vitesse augmente, le mouvement est qualifié d’accéléré. Un mouvement uniforme correspond à une valeur constante, tandis qu’un mouvement ralenti correspond à une valeur qui diminue ; la forme de la trajectoire n’est pas déterminée par cette seule évolution.

9. Pour estimer la vitesse instantanée au point Mₓ, quelle expression faut-il utiliser ?

vx=Mx−1Mx+1tx+1−tx−1v_x=\frac{M_{x-1}M_{x+1}}{t_{x+1}-t_{x-1}}
vx=Mx−1Mx+1tx−tx−1v_x=\frac{M_{x-1}M_{x+1}}{t_x-t_{x-1}}
vx=MxMx+1tx+1−txv_x=\frac{M_xM_{x+1}}{t_{x+1}-t_x}
vx=Mx−1Mxtx−tx−1v_x=\frac{M_{x-1}M_x}{t_x-t_{x-1}}

$$v_x=\frac{M_{x-1}M_{x+1}}{t_{x+1}-t_{x-1}}$$

Explication

La vitesse instantanée en Mₓ est estimée à partir des deux points qui l’encadrent, Mₓ₋₁ et Mₓ₊₁, ainsi que de l’intervalle de temps correspondant. Une expression utilisant un seul intervalle voisin ne prend pas en compte les positions précédant et suivant simultanément le point étudié.

10. Un mobile parcourt une trajectoire dont les positions initiale et finale sont séparées de 120 m en 15 s. Quelle est sa vitesse moyenne ?

0,125 m·s⁻¹
135 m·s⁻¹
8 m·s⁻¹
1 800 m·s⁻¹

8 m·s⁻¹

Explication

La vitesse moyenne se calcule en divisant la distance entre les positions initiale et finale par la durée totale, soit vmoy=12015=8 m⋅s−1v_{\mathrm{moy}}=\frac{120}{15}=8\ \mathrm{m\cdot s^{-1}}. La durée n’est pas multipliée par la distance, car cela ne correspond pas à la définition d’une vitesse.

11. Quelle information faut-il préciser avant toute étude de mouvement ?

La forme de la trajectoire et la durée du parcours
La masse de l’objet et sa température initiale
Le système étudié et le référentiel choisi
La force motrice et la distance parcourue

Le système étudié et le référentiel choisi

Explication

Toute étude de mouvement commence par l’identification du système et du référentiel d’étude. Les autres grandeurs peuvent être utiles ensuite, mais elles ne constituent pas cette étape préalable.

12. Quelle relation existe entre le vecteur déplacement et la trajectoire suivie entre deux positions ?

Le vecteur déplacement reproduit la trajectoire complète, même lorsqu’elle est courbe
Le vecteur déplacement correspond au plus court chemin, qui peut différer de la trajectoire
Le vecteur déplacement indique la vitesse moyenne sans dépendre des positions finales
Le vecteur déplacement mesure la durée du parcours entre les deux positions

Le vecteur déplacement correspond au plus court chemin, qui peut différer de la trajectoire

Explication

Entre deux positions, le vecteur déplacement définit le plus court chemin qui les relie. La trajectoire réellement suivie peut être plus longue et présenter une forme courbe.

13. Quelle caractéristique décrit correctement le vecteur vitesse moyenne d’un mobile allant de M vers M′ ?

Il est dirigé selon la droite (MM′), orienté de M vers M′, et sa valeur est exprimée en m·s⁻¹.
Il est tangent à la trajectoire en M, orienté vers M′, et sa valeur est exprimée en mètres.
Il est dirigé selon la trajectoire entière, orienté vers M′, et sa valeur est exprimée en kilomètres.
Il est perpendiculaire à la droite (MM′), orienté vers M, et sa valeur est exprimée en secondes.

Il est dirigé selon la droite (MM′), orienté de M vers M′, et sa valeur est exprimée en m·s⁻¹.

Explication

Le vecteur vitesse moyenne a pour direction la droite reliant les positions de départ et d’arrivée, pour sens celui du mouvement, et pour valeur une vitesse en m·s⁻¹. La tangente à la trajectoire en un point décrit plutôt une caractéristique de la vitesse instantanée, et non de la vitesse moyenne.

14. Un mobile suit une portion de cercle dans un référentiel donné : comment qualifie-t-on son mouvement ?

Mouvement curviligne
Mouvement rectiligne
Mouvement circulaire
Mouvement immobile

Mouvement circulaire

Explication

Un mouvement est circulaire lorsque la trajectoire est une portion de cercle. Une trajectoire en forme de courbe qui n’est pas un cercle serait qualifiée de curviligne.

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Qu'est-ce qu'un système en cinématique ?

L'objet dont on étudie le mouvement, modélisé par un point.

Quel mouvement global caractérise un système modélisé par un point ?

Le mouvement de son centre de gravité ou d'inertie.

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

L'objet de référence pour étudier le mouvement d'un système.

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