QCM : Dynamique du point matériel (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Deux particules portent des charges électriques de signes opposés. Quelle interaction électrique exercent-elles l’une sur l’autre ?

Une force répulsive
Aucune force électrique
Une force magnétique
Une force attractive

Une force attractive

Explication

Deux charges de signes opposés s’attirent, tandis que des charges de même signe se repoussent. La force magnétique est liée au mouvement d’une charge dans un champ magnétique, et des charges électriques peuvent bien exercer une force l’une sur l’autre.

2. Un point matériel de masse mm se déplace avec une vitesse vectorielle V⃗\vec{V}. Quelle expression donne sa quantité de mouvement ?

p⃗=mV⃗2\vec{p}=m\vec{V}^{2}
p⃗=mV⃗\vec{p}=m\vec{V}
p⃗=m+V⃗\vec{p}=m+\vec{V}
p⃗=V⃗m\vec{p}=\frac{\vec{V}}{m}

$$\vec{p}=m\vec{V}$$

Explication

La quantité de mouvement est le vecteur produit de la masse par la vitesse, soit p⃗=mV⃗\vec{p}=m\vec{V}. La division, l’addition et le carré de la vitesse ne correspondent pas à cette définition.

3. Un observateur décrit le même point matériel depuis deux référentiels où sa vitesse est différente. Que peut-on conclure sur sa quantité de mouvement ?

Elle peut être différente selon le référentiel
Elle varie seulement si la masse change
Elle reste identique dans les deux référentiels
Elle ne peut être définie que dans un référentiel

Elle peut être différente selon le référentiel

Explication

La quantité de mouvement dépend du référentiel parce qu’elle est égale à la masse multipliée par la vitesse, laquelle dépend du référentiel. La masse ne doit pas nécessairement changer pour que la quantité de mouvement diffère.

4. Quelle grandeur scalaire positive caractérise un point matériel et se note mm ?

La masse
La vitesse
La charge électrique
Le poids

La masse

Explication

La masse est la grandeur scalaire positive qui caractérise un point matériel et se note mm. Le poids est une force, la vitesse décrit le mouvement et la charge électrique caractérise l’interaction électrique.

5. Dans le principe fondamental de la dynamique, que représente F⃗ext\vec{F}_{ext} lorsque plusieurs forces agissent sur un corps ?

La force exercée par le référentiel sur le corps
La résultante des forces extérieures appliquées au corps
La force extérieure dont la valeur est la plus grande
La somme des variations de quantité de mouvement du corps

La résultante des forces extérieures appliquées au corps

Explication

Le principe fondamental de la dynamique utilise la résultante des forces extérieures pour relier l’action mécanique à la variation de la quantité de mouvement. La force la plus grande ne suffit pas à décrire l’effet combiné de plusieurs forces, car leurs directions et leurs sens comptent aussi.

6. Pour deux points matériels sans force extérieure, quelle grandeur du système reste constante au cours du temps sous l’effet de leurs interactions ?

La quantité de mouvement totale des deux points matériels
La vitesse de chacun des deux points matériels
La force exercée par chaque point matériel sur l’autre
L’énergie cinétique de chacun des deux points matériels

La quantité de mouvement totale des deux points matériels

Explication

Les forces d’interaction sont égales et opposées, de sorte que leur effet se compense dans l’évolution de la quantité de mouvement totale. La vitesse de chacun des points peut changer, même si la quantité de mouvement totale est conservée.

7. Quel est le rôle du référentiel privilégié dans le principe d’inertie ?

Décrire le mouvement d’un corps isolé comme rectiligne uniforme ou au repos selon son état initial
Déterminer la masse d’un corps à partir de sa vitesse dans le référentiel considéré
Garantir la conservation de la quantité de mouvement d’un système soumis à des forces extérieures
Permettre de calculer l’accélération d’un corps soumis à une résultante des forces non nulle

Décrire le mouvement d’un corps isolé comme rectiligne uniforme ou au repos selon son état initial

Explication

Le référentiel privilégié permet d’énoncer que tout corps isolé conserve son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme selon sa vitesse initiale. Le calcul de l’accélération sous l’action d’une résultante non nulle relève du principe fondamental de la dynamique.

8. En quoi la deuxième loi de Newton et le principe fondamental de la dynamique diffèrent-ils lorsque la masse d’un corps varie ?

Le PFD concerne les forces internes, tandis que la deuxième loi concerne les forces extérieures.
La deuxième loi s’applique à une masse variable, tandis que le PFD exige une masse constante.
Les deux lois supposent une masse constante, mais le PFD s’applique dans un référentiel non galiléen.
La deuxième loi sous la forme F⃗=mγ⃗\vec{F}=m\vec{\gamma} suppose une masse constante, tandis que le PFD reste applicable si la masse varie.

La deuxième loi sous la forme $$\vec{F}=m\vec{\gamma}$$ suppose une masse constante, tandis que le PFD reste applicable si la masse varie.

Explication

La forme F⃗=mγ⃗\vec{F}=m\vec{\gamma} de la deuxième loi est valable pour une masse constante, alors que le PFD doit être utilisé lorsque la masse varie. La confusion plausible consiste à inverser leurs domaines d’application : c’est la deuxième loi sous cette forme, et non le PFD, qui requiert une masse constante.

9. Quelle conséquence découle du fait que deux référentiels sont en translation rectiligne uniforme l’un par rapport à l’autre ?

Les lois de Newton sont valables dans chacun de ces référentiels.
La masse d’un corps prend une valeur différente dans chaque référentiel.
Les forces d’inertie doivent être ajoutées dans chacun de ces référentiels.
L’accélération d’un corps devient nulle dans chacun de ces référentiels.

Les lois de Newton sont valables dans chacun de ces référentiels.

Explication

Une translation rectiligne uniforme entre référentiels permet de considérer que les lois de Newton sont valables dans chacun d’eux. Des forces d’inertie sont plutôt introduites lorsqu’on applique la dynamique dans un référentiel non galiléen.

10. Pour appliquer le principe fondamental de la dynamique dans un référentiel accéléré, comment faut-il tenir compte du mouvement de ce référentiel ?

Ajouter les forces d’inertie d’entraînement et de Coriolis aux forces réelles.
Remplacer les forces réelles par les seules forces d’inertie du référentiel.
Soustraire l’accélération du référentiel à la vitesse relative du point.
Modifier la masse du point matériel selon l’accélération du référentiel.

Ajouter les forces d’inertie d’entraînement et de Coriolis aux forces réelles.

Explication

Dans un référentiel non galiléen, le PFD s’applique en ajoutant les forces d’inertie qui compensent les accélérations d’entraînement et de Coriolis. Remplacer les forces réelles par les seules forces d’inertie omet les interactions exercées sur le point matériel.

11. Quelle condition caractérise l’équilibre d’un point matériel dans un référentiel donné ?

La vitesse du point matériel est constante et non nulle.
La résultante des forces appliquées au point matériel est nulle.
L’accélération du point matériel est constante et non nulle.
La force exercée par chaque corps sur le point matériel est nulle.

La résultante des forces appliquées au point matériel est nulle.

Explication

L’équilibre dans un référentiel est équivalent à une résultante des forces nulle. Une vitesse constante non nulle décrit un mouvement rectiligne uniforme, pas un équilibre au sens de la définition donnée.

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Mémorisez les réponses avec 9 flashcards sur Dynamique du point matériel.

Qu’est-ce que la masse et par quelle lettre se note-t-elle ?

C’est une grandeur scalaire positive caractérisant un point matériel, notée mm.

Comment définit-on la quantité de mouvement d’un point matériel ?

p⃗=mV⃗\vec{p}=m\vec{V}

De quoi dépend la quantité de mouvement, et pourquoi ?

Du référentiel, car la vitesse en dépend.

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