QCM : Grandeurs et mouvements en physique — 18 questions

Questions et réponses du QCM

1. Laquelle décrit correctement une grandeur physique ?

Une constante mathématique dont la valeur ne dépend d’aucune observation expérimentale
Une propriété qualitative décrite par des mots, sans recours à une mesure ou à un calcul
Une propriété quantifiable par mesure ou calcul, exprimée par un nombre avec une unité possible
Une indication expérimentale qui ne peut être représentée que par une unité, sans valeur numérique

Une propriété quantifiable par mesure ou calcul, exprimée par un nombre avec une unité possible

Explication

Une grandeur physique est une propriété que l’on peut quantifier par mesure ou calcul, avec une valeur numérique éventuellement accompagnée d’une unité. Une description qualitative ne constitue pas à elle seule une grandeur physique quantifiée.

2. Quel ensemble associe correctement chaque grandeur à son statut dimensionnel ?

La masse en kilogrammes, la longueur en mètres, la densité et l’indice de réfraction sans dimension
La masse et la densité en kilogrammes, la longueur et l’indice de réfraction en mètres
La masse en mètres, la longueur en kilogrammes, la densité en secondes et l’indice de réfraction en ampères
La masse et la longueur sans dimension, la densité en kilogrammes et l’indice de réfraction en mètres

La masse en kilogrammes, la longueur en mètres, la densité et l’indice de réfraction sans dimension

Explication

La masse et la longueur possèdent respectivement les unités kilogramme et mètre, tandis que la densité et l’indice de réfraction sont sans dimension. L’association de la masse avec le mètre confond notamment deux grandeurs physiques distinctes.

3. Quelles unités de base du Système international sont abrégées par les lettres mksA ?

Le millimètre, le kilogramme, la seconde et l’are
Le mètre, le kelvin, la seconde et l’ampère
Le mètre, le kilogramme, la siemens et l’ampère
Le mètre, le kilogramme, la seconde et l’ampère

Le mètre, le kilogramme, la seconde et l’ampère

Explication

Les lettres mksA renvoient au mètre, au kilogramme, à la seconde et à l’ampère, unités de base citées ici. Le kelvin, le millimètre ou le siemens ne correspondent pas à cette abréviation.

4. Quel préfixe correspond à la puissance 10610^6 ?

Kilo
Hecto
Méga
Giga

Méga

Explication

Le préfixe méga correspond à 10610^6, tandis que kilo correspond à 10310^3. Giga désigne une puissance plus grande, 10910^9, et hecto correspond à 10210^2.

5. Quelle association entre préfixe et puissance de dix est correcte ?

Nano correspond à 10−610^{-6}
Milli correspond à 10−310^{-3}
Micro correspond à 10−310^{-3}
Centi correspond à 10−110^{-1}

Milli correspond à $$10^{-3}$$

Explication

Le préfixe milli représente 10−310^{-3}. Micro correspond à 10−610^{-6}, centi à 10−210^{-2} et nano à 10−910^{-9}.

6. Quelle forme respecte la définition de l’écriture scientifique d’un nombre ?

a×10na \times 10^n avec 1≤a<101 \leq a < 10 et nn entier relatif
a×10na \times 10^n avec 10≤a<10010 \leq a < 100 et nn entier positif
a×10na \times 10^n avec 0≤a<10 \leq a < 1 et nn entier naturel
a+10na + 10^n avec 1≤a<101 \leq a < 10 et nn entier relatif

$$a \times 10^n$$ avec $$1 \leq a < 10$$ et $$n$$ entier relatif

Explication

L’écriture scientifique impose un coefficient aa compris entre 1 inclus et 10 exclu, multiplié par une puissance de dix d’exposant entier relatif. Un coefficient inférieur à 1 ou supérieur ou égal à 10 ne respecte pas cette normalisation.

7. Quel est l’ordre de grandeur de 5,3×1045,3 \times 10^4 ?

5,3×1045,3 \times 10^4
10410^4
10510^5
10310^3

$$10^5$$

Explication

Comme le coefficient 5,35,3 est supérieur ou égal à 5, l’ordre de grandeur est la puissance suivante, 104+1=10510^{4+1}=10^5. L’écriture complète 5,3×1045,3 \times 10^4 n’est pas elle-même une puissance de dix.

8. Pour un nombre écrit a×10na \times 10^n, quelle règle permet de déterminer son ordre de grandeur ?

Choisir la puissance de dix dont l’exposant est égal à la valeur entière de aa
Choisir 10a10^a si n<5n<5 et 10a+110^{a+1} si n≥5n\geq5
Choisir 10n+110^{n+1} si a<5a<5 et 10n10^n si a≥5a\geq5
Choisir 10n10^n si a<5a<5 et 10n+110^{n+1} si a≥5a\geq5

Choisir $$10^n$$ si $$a<5$$ et $$10^{n+1}$$ si $$a\geq5$$

Explication

Le coefficient détermine le rapprochement à la puissance de dix inférieure ou supérieure : 10n10^n si a<5a<5, puis 10n+110^{n+1} si a≥5a\geq5. La comparaison porte donc sur le coefficient aa, et non sur l’exposant comme dans les réponses concurrentes.

9. Quelle méthode permet de convertir une grandeur exprimée dans une unité vers une autre unité ?

Remplacer le préfixe par celui de l’unité voisine, puis conserver la valeur numérique initiale
Comparer les deux unités, puis arrondir la grandeur selon la plus grande unité
Multiplier la grandeur par la nouvelle unité, puis supprimer le préfixe de l’unité de départ
Utiliser le préfixe correspondant à une puissance de 10, puis exprimer le résultat dans l’unité demandée

Utiliser le préfixe correspondant à une puissance de 10, puis exprimer le résultat dans l’unité demandée

Explication

Une conversion repose sur le facteur de puissance de 10 associé au préfixe, avant de réécrire le résultat dans l’unité souhaitée. Conserver la valeur numérique initiale ne convient pas lorsque les unités ont des préfixes différents.

10. Quelle conversion de longueur est correcte ?

0,0549 km = 5,49 m
0,0549 km = 549 m
0,0549 km = 54,9 m
0,0549 km = 0,549 m

0,0549 km = 54,9 m

Explication

Un kilomètre vaut 10310^3 mètres, donc 0,0549 km=54,9 m0{,}0549\ \text{km}=54{,}9\ \text{m}. Les autres valeurs correspondent à des facteurs de conversion incorrects.

11. Que comprennent les chiffres significatifs d’une mesure ?

Tous les chiffres certains et tous les chiffres estimés
Les chiffres placés après la virgule, qu’ils soient certains ou incertains
Un seul chiffre certain et plusieurs chiffres incertains
Tous les chiffres certains et un seul chiffre incertain

Tous les chiffres certains et un seul chiffre incertain

Explication

Les chiffres significatifs regroupent les chiffres connus avec certitude ainsi qu’un seul chiffre incertain. Inclure plusieurs chiffres incertains dépasserait la précision réellement indiquée par la mesure.

12. Que signifie généralement un nombre plus élevé de chiffres significatifs dans une mesure ?

La mesure correspond à une grandeur nécessairement plus élevée
La mesure contient davantage de chiffres incertains
La mesure indique une précision plus grande
La mesure a été réalisée avec une unité nécessairement plus petite

La mesure indique une précision plus grande

Explication

Un nombre élevé de chiffres significatifs traduit une précision supérieure de la mesure. Il ne renseigne pas directement sur la grandeur mesurée ni sur la taille de l’unité utilisée.

13. Quelle comparaison entre V1=1,0 LV_1=1{,}0\ \text{L} et V2=1,000 LV_2=1{,}000\ \text{L} est correcte ?

Ils ont la même précision, car les zéros n’ont pas de signification expérimentale
Ils ont des valeurs numériques différentes, mais la même précision
V1V_1 est plus précis, car son écriture comporte moins de chiffres
Ils ont la même valeur numérique, mais V2V_2 est plus précis que V1V_1

Ils ont la même valeur numérique, mais $$V_2$$ est plus précis que $$V_1$$

Explication

Les deux volumes valent numériquement 1 L, mais V1V_1 possède 2 chiffres significatifs contre 4 pour V2V_2. L’écriture de V2V_2 fournit donc une précision supérieure, contrairement à l’idée que les zéros seraient dépourvus de sens.

14. Combien de chiffres significatifs contient chacune des mesures suivantes : 0,015 kg0{,}015\ \text{kg} et 2,00 g2{,}00\ \text{g} ?

Deux pour 0,015 kg0{,}015\ \text{kg} et trois pour 2,00 g2{,}00\ \text{g}
Trois pour 0,015 kg0{,}015\ \text{kg} et deux pour 2,00 g2{,}00\ \text{g}
Quatre pour 0,015 kg0{,}015\ \text{kg} et trois pour 2,00 g2{,}00\ \text{g}
Deux pour 0,015 kg0{,}015\ \text{kg} et deux pour 2,00 g2{,}00\ \text{g}

Deux pour $$0{,}015\ \text{kg}$$ et trois pour $$2{,}00\ \text{g}$$

Explication

Les zéros placés à gauche ne comptent pas, ce qui donne deux chiffres significatifs pour 0,015 kg0{,}015\ \text{kg}. Les deux zéros suivant le 2 comptent, donc 2,00 g2{,}00\ \text{g} possède trois chiffres significatifs.

15. Qu’est-ce qu’un référentiel dans l’étude d’un mouvement ?

Le chemin suivi par un objet pendant son déplacement
Un objet choisi pour décrire le mouvement d’un autre objet
La vitesse mesurée entre deux positions successives
La durée nécessaire pour atteindre une position donnée

Un objet choisi pour décrire le mouvement d’un autre objet

Explication

Un référentiel est l’objet par rapport auquel le mouvement est étudié, et la description obtenue dépend de ce choix. Le chemin suivi correspond à la trajectoire, qui est une notion différente du référentiel.

16. Quelle trajectoire décrit la valve d’une roue de vélo dans le référentiel terrestre et dans celui du vélo ?

Une cycloïde dans les deux référentiels, avec des rayons différents
Une cycloïde dans le référentiel terrestre et un cercle dans le référentiel du vélo
Une droite dans le référentiel terrestre et une cycloïde dans le référentiel du vélo
Un cercle dans le référentiel terrestre et une droite dans le référentiel du vélo

Une cycloïde dans le référentiel terrestre et un cercle dans le référentiel du vélo

Explication

Par rapport au sol, la valve combine la rotation de la roue et la translation du vélo, ce qui produit une cycloïde. Par rapport au vélo, elle tourne autour de l’axe de la roue et suit donc une trajectoire circulaire.

17. Comment la trajectoire de la balle est-elle décrite dans les référentiels terrestre et du vélo ?

Elle est rectiligne dans le référentiel terrestre et parabolique dans le référentiel du vélo
Elle est circulaire dans le référentiel terrestre et cycloïdale dans le référentiel du vélo
Elle est parabolique dans le référentiel terrestre et rectiligne dans le référentiel du vélo
Elle est cycloïdale dans le référentiel terrestre et circulaire dans le référentiel du vélo

Elle est parabolique dans le référentiel terrestre et rectiligne dans le référentiel du vélo

Explication

Dans le référentiel terrestre, la balle suit une trajectoire parabolique, tandis que le mouvement relatif au vélo est décrit par une trajectoire rectiligne. Les autres associations ne correspondent pas aux trajectoires indiquées pour ces deux référentiels.

18. Quelle description du mouvement de la Terre et de Mars est correcte dans le référentiel héliocentrique ?

Leurs trajectoires autour du Soleil sont paraboliques et leurs mouvements sont accélérés
Leurs trajectoires autour du Soleil sont circulaires et leurs mouvements sont uniformes
Leurs trajectoires autour de la Terre sont circulaires et leurs mouvements sont uniformes
Leurs trajectoires autour de la Terre sont rectilignes et leurs mouvements sont uniformes

Leurs trajectoires autour du Soleil sont circulaires et leurs mouvements sont uniformes

Explication

Le référentiel héliocentrique est centré sur le Soleil ; dans ce cadre, la Terre et Mars ont des trajectoires circulaires et des mouvements uniformes. Les descriptions centrées sur la Terre relèvent du référentiel géocentrique et ne répondent pas à la situation donnée.

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Qu'est-ce qu'une grandeur physique ?

Une propriété quantifiable par mesure ou calcul avec une valeur numérique et une unité.

En quelle unité s'exprime la masse ?

En kilogrammes.

En quelle unité s'exprime la longueur ?

En mètres.

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