QCM : Lois de Newton et forces (8 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Concernant les forces :

Une force se caractérise par son point d’application, son module et sa direction, sans orientation.
Une force sans contact exige que les objets concernés se touchent au point d’application.
L’unité SI d’une force est le kilogramme, même lorsqu’elle agit par contact.
Une force de contact nécessite un contact, tandis qu’une force sans contact agit à distance.
Les interactions fondamentales comprennent les interactions gravitationnelle, électromagnétique, faible et forte.

Une force de contact nécessite un contact, tandis qu’une force sans contact agit à distance. · Les interactions fondamentales comprennent les interactions gravitationnelle, électromagnétique, faible et forte.

Explication

Une force de contact implique un contact, alors qu’une force sans contact agit à distance ; le newton est l’unité SI, pas le kilogramme. Une force vectorielle possède quatre caractéristiques, dont l’orientation, et les quatre interactions fondamentales sont gravitationnelle, électromagnétique, faible et forte.

2. Sur Terre, un objet pèse 19,62 N19{,}62\,\text{N} et l’intensité de la pesanteur vaut 9,81 N⋅kg−19{,}81\,\text{N·kg}^{-1}. Concernant sa masse et son poids :

Sur Terre, un objet de masse 1 kg1\,\text{kg} a un poids de 9,81 N9{,}81\,\text{N}.
La masse de l’objet se calcule par m=w×gm=w\times g et s’exprime en kilogrammes.
Le poids de l’objet est une force gravitationnelle vectorielle dont le module s’exprime en newtons.
La masse de l’objet est une grandeur vectorielle mesurée en newtons.
Sa masse gravitationnelle calculée par m=wgm=\frac{w}{g} vaut 2 kg2\,\text{kg}.

Sur Terre, un objet de masse $$1\,\text{kg}$$ a un poids de $$9{,}81\,\text{N}$$. · Le poids de l’objet est une force gravitationnelle vectorielle dont le module s’exprime en newtons. · Sa masse gravitationnelle calculée par $$m=\frac{w}{g}$$ vaut $$2\,\text{kg}$$.

Explication

Le poids est une force gravitationnelle vectorielle exprimée en newtons, tandis que la masse est scalaire et s’exprime en kilogrammes. Le calcul donne m=19,62/9,81=2 kgm=19{,}62/9{,}81=2\,\text{kg}, et un kilogramme pèse 9,81 N9{,}81\,\text{N} sur Terre ; multiplier le poids par gg ne donne pas la masse.

3. Que mesure la masse d’un objet dans le cadre des lois de Newton ?

Son inertie, c’est-à-dire sa résistance aux changements de mouvement
La résultante des forces qui s’exercent sur lui
La force gravitationnelle exercée sur lui par un astre
La vitesse à laquelle sa position varie au cours du temps

Son inertie, c’est-à-dire sa résistance aux changements de mouvement

Explication

La masse quantifie l’inertie d’un objet, soit sa résistance à une modification de son mouvement. La force gravitationnelle correspond à son poids, qui est une force et non une mesure de l’inertie.

4. Quelle condition caractérise l’équilibre de translation d’un objet soumis à plusieurs forces ?

La somme vectorielle des forces qui s’exercent sur lui est nulle.
La vitesse de l’objet est nulle dans le référentiel choisi.
La somme des intensités des forces est égale à son accélération.
Les forces qui s’exercent sur lui ont toutes la même intensité.

La somme vectorielle des forces qui s’exercent sur lui est nulle.

Explication

L’équilibre de translation exige que les forces se compensent, de sorte que leur somme vectorielle soit nulle. Un objet peut toutefois être en mouvement à vitesse constante, donc sa vitesse n’a pas besoin d’être nulle.

5. Quel est le rôle du poids effectif dans la mesure réalisée par une balance ?

Il correspond à la résultante des forces gravitationnelles entre deux masses.
Il indique l’accélération gravitationnelle de l’objet dans l’ascenseur.
Il représente la force exercée par l’objet sur la balance.
Il représente l’attraction gravitationnelle exercée par la planète sur l’objet.

Il représente la force exercée par l’objet sur la balance.

Explication

Le poids effectif désigne la force que l’objet exerce sur la balance, c’est donc la grandeur liée à la mesure de celle-ci. L’attraction de la planète sur l’objet correspond au poids gravitationnel, qui peut différer du poids effectif dans un ascenseur accéléré.

6. Lorsqu’un objet commence à glisser sur un plan incliné au seuil de l’équilibre, quelle relation relie l’angle maximal d’inclinaison au coefficient de frottement statique ?

Le cosinus de cet angle est égal au coefficient de frottement statique.
Le sinus de cet angle est égal au coefficient de frottement cinétique.
La tangente de cet angle est égale au coefficient de frottement cinétique.
La tangente de cet angle est égale au coefficient de frottement statique.

La tangente de cet angle est égale au coefficient de frottement statique.

Explication

Au seuil de l’équilibre, la tangente de l’angle maximal est égale au coefficient de frottement statique. Le coefficient cinétique intervient dans le frottement pendant le glissement, et non dans cette relation à la limite de l’équilibre.

7. En quoi une force se distingue-t-elle d’une grandeur scalaire comme la masse ?

Une force est scalaire, tandis qu’une grandeur scalaire possède une direction et une orientation.
Une force est décrite par sa masse, tandis qu’une grandeur scalaire est décrite par son point d’application.
Une force est vectorielle, tandis qu’une grandeur scalaire est décrite par une valeur sans orientation.
Une force est vectorielle, tandis qu’une grandeur scalaire possède un point d’application et une direction.

Une force est vectorielle, tandis qu’une grandeur scalaire est décrite par une valeur sans orientation.

Explication

Une force est caractérisée par un point d’application, une grandeur, une orientation et une direction : c’est donc une grandeur vectorielle. À l’inverse, une grandeur scalaire comme la masse ne comporte pas de direction ni d’orientation.

8. Pourquoi la densité d’un corps est-elle dépourvue d’unité ?

Elle correspond au rapport de sa masse volumique à celle de l’eau.
Elle correspond au rapport de son poids à sa masse.
Elle correspond à sa masse volumique exprimée en kilogrammes par mètre cube.
Elle correspond au produit de sa masse par son volume.

Elle correspond au rapport de sa masse volumique à celle de l’eau.

Explication

La densité est un rapport entre deux masses volumiques exprimées dans les mêmes unités, qui s’annulent donc. Une masse volumique, contrairement à la densité, conserve une unité telle que le kilogramme par mètre cube.

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Quelle est l’unité SI d’une force ?

Le newton (N).

Qu’est-ce que le poids d’un objet ?

La force gravitationnelle exercée sur lui.

Quelle grandeur distingue la masse du poids ?

La masse est scalaire, tandis que le poids est vectoriel.

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