QCM : Dynamique et lois de Newton (10 questions)

Question 1

1. Un objet de masse $3\,\mathrm{kg}$ se déplace à $4\,\mathrm{m/s}$ vers l’est. Quelle est sa quantité de mouvement ?

0{,}75\,\mathrm{kg\cdot m/s}

vers l’est

12\,\mathrm{kg\cdot m/s}

vers l’est

7\,\mathrm{kg\cdot m/s}

vers l’est

3\,\mathrm{kg\cdot m/s}

vers l’est

Explication

La quantité de mouvement vaut $\vec p=m\vec v$ : $3\times4=12\,\mathrm{kg\cdot m/s}$ , dans le sens de la vitesse. Additionner masse et vitesse, les diviser ou omettre la vitesse ne donne pas la quantité de mouvement.

Answer

$$12\,\mathrm{kg\cdot m/s}$$ vers l’est

Question 2

2. Un palet glisse en ligne droite sur une surface où la force résultante est nulle. Que peut-on conclure sur sa vitesse ?

Elle augmente à un rythme constant.

Elle diminue à un rythme constant.

Elle reste constante en grandeur et en direction.

Elle devient nulle après un certain temps.

Explication

La première loi de Newton implique qu’une force résultante nulle correspond à une vitesse constante. Une accélération constante, l’arrêt spontané ou une diminution régulière supposent un changement de vitesse qui n’est pas indiqué.

Answer

Elle reste constante en grandeur et en direction.

Question 3

3. Une balance se trouve dans un ascenseur accélérant vers le haut avec une accélération de grandeur $a$ . Quelle expression donne la force exercée par la cabine sur la balance, si la masse de l’homme est $m_H$ et celle de la balance $m_B$ ?

(m_H+m_B)g

m_H(g+a)

(m_H+m_B)(g-a)

(m_H+m_B)(g+a)

Explication

La cabine doit accélérer vers le haut l’ensemble homme-balance, d’où $F_{C\to B}=(m_H+m_B)(g+a)$ . L’expression avec $m_H$ seul concerne l’effort de l’homme sur la balance; soustraire $a$ inverse l’effet de l’accélération, et omettre $a$ correspond à l’absence d’accélération.

Answer

$$(m_H+m_B)(g+a)$$

Question 4

4. Comment définit-on la période d’un mouvement circulaire périodique ?

La durée nécessaire pour accomplir un cycle complet

Le nombre de cycles accomplis pendant une seconde

La durée nécessaire pour parcourir un angle d’un radian

La variation de vitesse angulaire pendant un cycle

Explication

La période correspond au temps nécessaire pour effectuer un cycle et s’exprime en secondes. La fréquence, contrairement à la période, indique le nombre de cycles par seconde.

Answer

La durée nécessaire pour accomplir un cycle complet

Question 5

5. Dans un virage plat, quelle condition fixe la vitesse maximale d’un véhicule lorsque le frottement statique fournit la force centripète ?

Elle est donnée par

v_{\max}=\sqrt{\mu_0rg}

.

Elle est donnée par

v_{\max}=\sqrt{\mu_0g/r}

.

Elle est donnée par

v_{\max}=\sqrt{\frac{gr}{\mu_0}}

.

Elle est donnée par

v_{\max}=\sqrt{rg\tan(\alpha)}

.

Explication

Sur un virage plat, le frottement fournit la force centripète et impose la limite $v\leq\sqrt{\mu_0rg}$ . L’expression avec $\tan(\alpha)$ concerne un virage incliné sans frottement, et non un virage plat.

Answer

Elle est donnée par $$v_{\max}=\sqrt{\mu_0rg}$$.

Question 6

6. Quel rôle joue le frottement à basse vitesse dans un virage incliné ?

Il est dirigé vers le bas de la pente et empêche le véhicule de monter.

Il annule la force centripète afin de maintenir une vitesse constante.

Il est dirigé vers le haut de la pente et contribue à empêcher le véhicule de glisser vers le bas.

Il remplace la force normale pour équilibrer le poids du véhicule.

Explication

À basse vitesse, le frottement est orienté vers le haut de la pente afin de s’opposer au glissement vers le bas. La force normale ne disparaît pas et le frottement ne supprime pas le besoin d’une force centripète.

Answer

Il est dirigé vers le haut de la pente et contribue à empêcher le véhicule de glisser vers le bas.

Question 7

7. En quoi la force centrifuge utilisée dans un repère en rotation diffère-t-elle de la force centripète décrite dans un repère d’inertie ?

La force centripète et la force centrifuge sont toutes deux des forces motrices réelles, mais elles agissent sur des objets différents.

La force centripète est une force d’inertie ajoutée dans le repère d’inertie, tandis que la force centrifuge est la résultante réelle dans le repère accéléré.

La force centripète est la résultante réelle dans le repère d’inertie, tandis que la force centrifuge est une force d’inertie ajoutée dans le repère accéléré.

La force centripète agit dans le repère accéléré pour annuler la résultante, tandis que la force centrifuge produit l’accélération dans le repère d’inertie.

Explication

Dans le repère d’inertie, la force centripète constitue la résultante qui maintient le mouvement circulaire, alors que le repère accéléré requiert l’ajout d’une force centrifuge d’inertie pour obtenir une résultante nulle dans l’exemple considéré. L’idée que la force centrifuge serait la force réelle responsable de l’accélération dans le repère d’inertie inverse les rôles des deux forces.

Answer

La force centripète est la résultante réelle dans le repère d’inertie, tandis que la force centrifuge est une force d’inertie ajoutée dans le repère accéléré.

Question 8

8. Pourquoi faut-il ajouter des forces d’inertie lorsqu’on applique les lois de Newton dans un repère accéléré ?

Pour compenser la diminution de la masse apparente de l’objet observé.

Pour remplacer les forces motrices et de frottement par une force résultante unique.

Pour rendre constante la vitesse de l’objet dans le repère accéléré.

Pour que les lois de Newton puissent être appliquées dans ce repère non inertiel.

Explication

Les forces d’inertie permettent de formuler les lois de Newton dans un repère accéléré, même si leur origine diffère de celle des forces motrices ou de frottement. Elles ne compensent pas une variation de masse apparente, mais tiennent compte de l’accélération du repère.

Answer

Pour que les lois de Newton puissent être appliquées dans ce repère non inertiel.

Question 9

9. Pour calculer l’énergie potentielle d’un ressort étiré de $0{,}20\,\mathrm{m}$ , quelle grandeur faut-il utiliser avec sa constante de raideur $k$ ?

Le produit du poids par l’altitude de référence choisie

Le produit de

k

par l’allongement et par la vitesse

La moitié du produit de la masse par le carré de la vitesse

La moitié du produit de

k

par le carré de l’allongement

Explication

L’énergie potentielle élastique se calcule avec $E_{\mathrm{pot}}=\frac12kx^2$ : l’allongement doit donc être élevé au carré. La formule faisant intervenir la masse et le carré de la vitesse correspond à l’énergie cinétique, pas à celle du ressort.

Answer

La moitié du produit de $$k$$ par le carré de l’allongement

Question 10

10. Quelle propriété caractérise l’énergie totale d’un système isolé ?

Elle reste constante au cours de l’évolution du système.

Elle varie selon la trajectoire suivie par le système.

Elle dépend de la chaleur échangée avec l’extérieur.

Elle est égale à l’énergie cinétique à chaque instant.

Explication

Dans un système isolé, l’énergie totale se conserve au cours du temps. La variation due à un apport de chaleur externe concerne un système qui échange de l’énergie avec son environnement.

Answer

Elle reste constante au cours de l’évolution du système.

QCM : Dynamique et lois de Newton (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un objet de masse $3\,\mathrm{kg}$ se déplace à $4\,\mathrm{m/s}$ vers l’est. Quelle est sa quantité de mouvement ?

2. Un palet glisse en ligne droite sur une surface où la force résultante est nulle. Que peut-on conclure sur sa vitesse ?

3. Une balance se trouve dans un ascenseur accélérant vers le haut avec une accélération de grandeur $a$ . Quelle expression donne la force exercée par la cabine sur la balance, si la masse de l’homme est $m_H$ et celle de la balance $m_B$ ?

4. Comment définit-on la période d’un mouvement circulaire périodique ?

5. Dans un virage plat, quelle condition fixe la vitesse maximale d’un véhicule lorsque le frottement statique fournit la force centripète ?

6. Quel rôle joue le frottement à basse vitesse dans un virage incliné ?

7. En quoi la force centrifuge utilisée dans un repère en rotation diffère-t-elle de la force centripète décrite dans un repère d’inertie ?

8. Pourquoi faut-il ajouter des forces d’inertie lorsqu’on applique les lois de Newton dans un repère accéléré ?

9. Pour calculer l’énergie potentielle d’un ressort étiré de $0{,}20\,\mathrm{m}$ , quelle grandeur faut-il utiliser avec sa constante de raideur $k$ ?

10. Quelle propriété caractérise l’énergie totale d’un système isolé ?

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QCM : Dynamique et lois de Newton (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un objet de masse 3 kg3\,\mathrm{kg}3kg se déplace à 4 m/s4\,\mathrm{m/s}4m/s vers l’est. Quelle est sa quantité de mouvement ?

2. Un palet glisse en ligne droite sur une surface où la force résultante est nulle. Que peut-on conclure sur sa vitesse ?

3. Une balance se trouve dans un ascenseur accélérant vers le haut avec une accélération de grandeur aaa. Quelle expression donne la force exercée par la cabine sur la balance, si la masse de l’homme est mHm_HmH​ et celle de la balance mBm_BmB​ ?

4. Comment définit-on la période d’un mouvement circulaire périodique ?

5. Dans un virage plat, quelle condition fixe la vitesse maximale d’un véhicule lorsque le frottement statique fournit la force centripète ?

6. Quel rôle joue le frottement à basse vitesse dans un virage incliné ?

7. En quoi la force centrifuge utilisée dans un repère en rotation diffère-t-elle de la force centripète décrite dans un repère d’inertie ?

8. Pourquoi faut-il ajouter des forces d’inertie lorsqu’on applique les lois de Newton dans un repère accéléré ?

9. Pour calculer l’énergie potentielle d’un ressort étiré de 0,20 m0{,}20\,\mathrm{m}0,20m, quelle grandeur faut-il utiliser avec sa constante de raideur kkk ?

10. Quelle propriété caractérise l’énergie totale d’un système isolé ?

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1. Un objet de masse $3\,\mathrm{kg}$ se déplace à $4\,\mathrm{m/s}$ vers l’est. Quelle est sa quantité de mouvement ?

3. Une balance se trouve dans un ascenseur accélérant vers le haut avec une accélération de grandeur $a$ . Quelle expression donne la force exercée par la cabine sur la balance, si la masse de l’homme est $m_H$ et celle de la balance $m_B$ ?

9. Pour calculer l’énergie potentielle d’un ressort étiré de $0{,}20\,\mathrm{m}$ , quelle grandeur faut-il utiliser avec sa constante de raideur $k$ ?