QCM : Énergie mécanique et cinétique (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Deux objets chutent dans des conditions comparables. Lequel permet de prévoir un impact plus important en tenant compte des facteurs qui influencent l’impact ?

Celui dont la vitesse est plus grande, quelle que soit sa masse
Celui dont la masse et la vitesse sont plus grandes
Celui qui se trouve à la plus grande altitude, quelle que soit sa masse et sa vitesse
Celui dont la masse est plus grande, quelle que soit sa vitesse

Celui dont la masse et la vitesse sont plus grandes

Explication

L’impact d’un objet en chute dépend à la fois de sa masse et de sa vitesse. Se fonder sur la masse seule ou sur la vitesse seule néglige l’autre facteur, tandis que l’altitude ne remplace pas ces deux facteurs.

2. Lors d’un essai, on compare deux objets en chute : le premier est plus massif, mais le second atteint une vitesse plus élevée. Quelle conclusion est justifiée sur l’impact à partir des facteurs déterminants ?

Le premier doit avoir l’impact le plus important en raison de sa masse
Le second doit avoir l’impact le plus important en raison de sa vitesse
Il faut considérer à la fois la masse et la vitesse pour comparer leurs impacts
L’objet lâché de plus haut doit avoir l’impact le plus important

Il faut considérer à la fois la masse et la vitesse pour comparer leurs impacts

Explication

La masse et la vitesse contribuent toutes deux à l’impact; sans comparer leurs effets, on ne peut pas départager ces objets. Conclure à partir de la seule masse ou de la seule vitesse écarte un facteur pertinent, et l’altitude seule ne suffit pas.

3. Une balle de masse 2 kg2\,\text{kg} se déplace à 3 m/s3\,\text{m/s}. Quelle est son énergie cinétique ?

9 J9\,\text{J}
6 J6\,\text{J}
4,5 J4{,}5\,\text{J}
18 J18\,\text{J}

$$9\,\text{J}$$

Explication

On applique Ec=12mv2E_c=\frac{1}{2}mv^2 : Ec=12×2×32=9 JE_c=\frac{1}{2}\times2\times3^2=9\,\text{J}. 18 J18\,\text{J} oublie le facteur un demi; 6 J6\,\text{J} ne met pas la vitesse au carré; 4,5 J4{,}5\,\text{J} divise encore par deux malgré la masse de 2 kg2\,\text{kg}.

4. À masse constante, un cycliste passe de 4 m/s4\,\text{m/s} à 8 m/s8\,\text{m/s}. Comment évolue son énergie cinétique ?

Elle est multipliée par huit
Elle reste inchangée
Elle est multipliée par quatre
Elle est multipliée par deux

Elle est multipliée par quatre

Explication

À masse constante, l’énergie cinétique est proportionnelle au carré de la vitesse : doubler la vitesse multiplie donc l’énergie par 22=42^2=4. Le facteur deux correspond à une proportionnalité directe à la vitesse; le facteur huit confond l’effet de la vitesse avec d’autres changements, et l’énergie ne reste pas inchangée.

5. Que représente l’énergie mécanique d’un objet ?

L’énergie associée à son altitude par rapport au sol
L’énergie liée à sa masse et au carré de sa vitesse
La somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle
La différence entre son énergie cinétique et son énergie potentielle

La somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle

Explication

L’énergie mécanique regroupe l’énergie cinétique et l’énergie potentielle de l’objet. L’énergie liée à l’altitude correspond à l’énergie potentielle, et non à l’énergie mécanique entière.

6. En l’absence de frottements, que devient l’énergie mécanique d’un objet pendant sa chute ?

Elle diminue avec l’altitude de l’objet.
Elle augmente avec la vitesse de l’objet.
Elle se conserve au cours du mouvement.
Elle se transforme entièrement en énergie potentielle.

Elle se conserve au cours du mouvement.

Explication

Sans frottements, la somme des énergies cinétique et potentielle reste constante pendant la chute. L’énergie potentielle diminue, mais cette baisse s’accompagne d’une augmentation de l’énergie cinétique plutôt que d’une diminution de l’énergie mécanique.

7. Quel est le rôle du facteur 3,6 lorsqu’on convertit une vitesse exprimée en mètres par seconde en kilomètres par heure ?

Il sert à multiplier la vitesse pour obtenir sa valeur en kilomètres par heure.
Il sert à convertir une masse en kilogrammes en une masse en grammes.
Il sert à diviser la vitesse pour obtenir sa valeur en kilomètres par heure.
Il sert à calculer l’énergie cinétique à partir de la masse seule.

Il sert à multiplier la vitesse pour obtenir sa valeur en kilomètres par heure.

Explication

Le facteur 3,6 permet de passer des mètres par seconde aux kilomètres par heure en multipliant la vitesse. Pour effectuer la conversion inverse, de kilomètres par heure en mètres par seconde, il faut diviser par 3,6.

8. Comment évolue la distance de freinage lorsque la vitesse d’un véhicule augmente ?

Elle augmente au même rythme que la vitesse.
Elle augmente moins rapidement que la vitesse.
Elle reste constante malgré la hausse de vitesse.
Elle augmente plus rapidement que la vitesse.

Elle augmente plus rapidement que la vitesse.

Explication

La distance de freinage croît plus rapidement que la vitesse, ce qui rend les déplacements à grande vitesse plus risqués. Une hausse au même rythme décrirait une proportionnalité directe, ce qui ne correspond pas à cette relation.

9. En quoi l’impact d’un objet en chute et son énergie cinétique se ressemblent-ils sans désigner exactement la même notion ?

Ils dépendent tous deux de la masse et de la vitesse de l’objet.
Ils sont tous deux définis comme la somme des énergies cinétique et potentielle.
Ils dépendent tous deux de l’altitude et de l’énergie potentielle.
Ils augmentent tous deux uniquement lorsque la vitesse diminue.

Ils dépendent tous deux de la masse et de la vitesse de l’objet.

Explication

L’impact dépend de la masse et de la vitesse, et l’énergie cinétique dépend elle aussi de ces deux grandeurs. Toutefois, l’énergie cinétique est une grandeur énergétique définie par une formule, tandis que l’impact décrit l’effet de la collision.

10. À masse constante, pourquoi une augmentation de la vitesse entraîne-t-elle une hausse particulièrement marquée de l’énergie cinétique ?

Parce que l’énergie cinétique varie en proportion directe de la vitesse.
Parce que l’énergie cinétique dépend de l’altitude de l’objet.
Parce que l’énergie cinétique varie comme le carré de la vitesse.
Parce que l’énergie cinétique varie en proportion inverse de la masse.

Parce que l’énergie cinétique varie comme le carré de la vitesse.

Explication

Dans la relation Ec=12mv2E_c = \frac{1}{2}mv^2, la vitesse apparaît au carré, ce qui explique que son augmentation amplifie l’énergie cinétique davantage qu’une variation linéaire. Une proportion directe à la vitesse ne rendrait pas compte de cette dépendance au carré.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Énergie mécanique et cinétique.

De quoi dépend l’impact d’un objet en chute ?

De sa masse et de sa vitesse.

Quelle formule relie l’énergie cinétique à la masse et à la vitesse ?

Ec=12mv2E_c = \frac{1}{2}mv^2

De quelle grandeur l’énergie cinétique est-elle proportionnelle à masse constante ?

Au carré de la vitesse.

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