QCM : Introduction à la biophysique — 41 questions

Explication

La biophysique analyse les phénomènes physiques propres aux constituants du vivant et leurs effets sur ces constituants. La biochimie s’intéresse principalement aux transformations et aux molécules chimiques.

Explication

La physique est définie comme la science qui étudie la matière et ses propriétés fondamentales. Les autres domaines proposés portent sur la biologie, la chimie biologique ou la médecine.

Explication

Une solution électrolytique contient des ions mobiles, ce qui lui permet de conduire le courant, tandis que les charges positives et négatives s’équilibrent globalement. Une solution conductrice n’a donc pas nécessairement une charge totale non nulle.

Explication

Un cation porte une charge positive, alors qu’un anion porte une charge négative. La confusion la plus fréquente consiste à inverser ces deux signes.

Explication

La dissociation complète produit une grande quantité d’ions mobiles et entraîne une forte conductivité. Une dissociation partielle caractérise plutôt un électrolyte faible et sa conductivité est plus faible.

Explication

La conductivité est l’inverse de la résistance, donc $L = \frac{1}{5} = 0{,}2\ \text{ohm}^{-1}$. Multiplier la résistance par elle-même ne correspond pas à la relation donnée.

Explication

Un système isolé ne reçoit ni matière ni chaleur de l’extérieur, alors qu’un système ouvert peut échanger de la matière et de l’énergie avec son environnement. Les autres propositions attribuent incorrectement ces échanges aux deux types de systèmes.

Explication

Le potentiel chimique rend compte de la tendance d’un milieu à évoluer, à réagir ou à migrer vers un autre milieu. Il ne se confond pas avec l’équilibre, qui correspond notamment à l’égalisation des potentiels entre milieux en communication.

Explication

Le transfert s’effectue du potentiel chimique le plus élevé vers le plus faible jusqu’à l’égalisation. La température seule ne détermine pas le sens du transfert décrit par cette règle.

Explication

Un acide est donneur de protons $H^+$, alors qu’une base est accepteur de protons. Les trois autres associations inversent ou suppriment cette distinction fondamentale.

Explication

Le flux transmembranaire mesure le nombre d’éléments qui franchissent une membrane pendant une unité de temps. La différence de concentration décrit un gradient, mais ne constitue pas à elle seule un flux.

Explication

La pression osmotique est la pression minimale qui s’oppose au passage du solvant vers la solution la plus concentrée. La pression oncotique correspond à un cas particulier lié aux protéines plasmatiques.

Explication

La pression oncotique est une forme de pression osmotique produite par l’attraction de l’eau exercée par les protéines du plasma. La pression osmotique au sens large peut aussi résulter d’autres solutés.

Explication

Un fluide est déformable sous l’action d’une force et adopte la forme du contenant qui le renferme. La conservation d’une forme fixe caractérise plutôt un solide idéal.

Explication

Un vecteur mécanique est défini par une direction, un sens, une intensité et un point d’application. La direction indique la droite porteuse, tandis que le sens indique l’orientation sur cette droite.

Explication

Une force externe est exercée par le milieu extérieur sur le système, alors qu’une force interne est exercée par une partie du système sur une autre. La distinction dépend donc du système choisi, et non de l’effet observé.

Explication

Le poids se calcule avec $P = m \cdot g$, donc $P = 5 \times 9{,}81 = 49{,}05\ \mathrm{N}$. La valeur $98{,}1\ \mathrm{N}$ correspondrait à une masse de 10 kg avec cette même accélération.

Explication

La loi de Hooke relie la force de rappel à la déformation par $F = -k \times \Delta l$, le signe négatif indiquant une opposition à la déformation. La relation $F = m \times g$ concerne le poids et non un ressort idéal.

Explication

La statique étudie l’équilibre des forces et des systèmes de forces. La cinématique décrit le mouvement, tandis que la dynamique recherche les causes de ce mouvement.

Explication

À l’équilibre, il faut satisfaire simultanément $\sum \vec{F}_{ext}=0$ et $\sum \vec{M}_{Fext}=0$. L’annulation des forces seules ne garantit pas l’absence de rotation.

Explication

Dans cette configuration, les fléchisseurs du coude doivent produire une force opposée de 330 N pour maintenir la boule. Cette valeur ne se réduit pas au poids de la boule, car l’équilibre des moments intervient aussi.

Explication

La cinématique décrit le mouvement des corps en fonction du temps sans analyser les causes qui le produisent. La recherche des causes du mouvement relève de la dynamique.

Explication

La translation se caractérise par des trajectoires parallèles ou identiques pour tous les points du solide. Une rotation implique au contraire des trajectoires circulaires centrées sur un axe.

Explication

La vitesse moyenne se calcule avec $V=\frac{d}{t}$, donc $V=\frac{150}{10}=15\ \text{m/s}$. La valeur $1{,}5\ \text{m/s}$ provient d’une division incorrecte de la distance par le temps.

Explication

L’accélération décrit la variation de la vitesse au cours du temps et s’exprime en $\text{m/s}^2$. La vitesse moyenne rapporte une distance totale à une durée, sans décrire directement cette variation.

Explication

La dynamique relie l’étude du mouvement aux forces qui en sont les causes. La cinématique décrit le mouvement sans analyser les forces responsables.

Explication

Lorsque la résultante des forces extérieures est nulle, le centre d’inertie conserve le repos ou un mouvement rectiligne uniforme. L’inertie ne provoque pas un ralentissement, mais maintient l’état de mouvement.

Explication

La deuxième loi indique que l’accélération dépend de la résultante des forces et de la masse : à force égale, une masse plus grande produit une accélération plus faible. La direction et le sens de l’accélération restent ceux de la résultante.

Explication

La troisième loi de Newton associe à chaque force une force de même direction, de sens opposé et de même intensité exercée par l’autre système. L’interaction entre le nageur et l’eau forme donc une paire de forces réciproques.

Explication

Le travail correspond à l’énergie fournie par une force lorsque son point d’application se déplace, et il s’exprime en joules. Une force appliquée à un objet immobile ne fournit pas de travail mécanique par déplacement.

Explication

Avec $W=F\times L$, on obtient $W=40\times3=120\ \text{J}$. La valeur $13{,}3\ \text{J}$ résulte d’une division de la force par la distance au lieu d’une multiplication.

Explication

L’énergie potentielle est une énergie stockée dans un objet et susceptible d’être convertie, par exemple, en énergie cinétique. L’énergie liée à la vitesse est l’énergie cinétique, tandis que le travail et la puissance désignent d’autres grandeurs.

Explication

La relation $E_p=mgh$ donne $E_p=2\times10\times5=100\ \text{J}$. La valeur $50\ \text{J}$ oublie le facteur correspondant à la masse ou à la gravité dans le calcul.

Explication

La quantité de mouvement est le produit de la masse par la vitesse du centre de gravité, soit $p = mv$. L’impulsion ne correspond pas à cette formule : elle décrit une variation de quantité de mouvement due à une force appliquée pendant un certain temps.

Explication

L’impulsion est la quantité de mouvement transmise lorsqu’une force agit pendant un certain temps. La contrainte décrit l’effet d’une force sur un matériau, et non la transmission de quantité de mouvement.

Explication

Lors d’un choc élastique, la quantité de mouvement et l’énergie cinétique sont conservées, tandis qu’un choc inélastique conserve la quantité de mouvement mais pas l’énergie cinétique. L’énergie cinétique peut donc être transformée en chaleur ou en déformation lors du choc inélastique.

Explication

La contrainte désigne l’effet d’une force exercée sur un matériau, qui peut alors tendre à se déformer. L’impulsion concerne la quantité de mouvement transmise par une force au cours du temps, et non l’état mécanique du matériau.

Explication

Un rayonnement est ionisant lorsque son énergie suffit à arracher un électron à une structure moléculaire biologique. La propagation dans le vide concerne notamment les rayonnements électromagnétiques, mais ne définit pas leur caractère ionisant.

Explication

La radiologie utilise les rayons X pour former des images en noir et blanc, avec une absorption plus importante par les os que par les tissus mous. L’IRM repose sur des signaux associés aux atomes d’hydrogène et n’utilise pas de rayons X.

Explication

La radiothérapie emploie des rayonnements à des fins thérapeutiques afin de détruire sélectivement les cellules cancéreuses tout en préservant les cellules saines irradiées au passage. La détection des fractures relève de l’imagerie radiologique, tandis que la vibration des atomes d’hydrogène caractérise l’IRM.

Explication

Les ultrasons sont des ondes mécaniques qui provoquent l’oscillation des molécules du milieu traversé et servent notamment à l’échographie et à l’échodoppler. Les ondes électromagnétiques associées à l’excitation des atomes d’hydrogène interviennent dans l’IRM.