QCM : Mesure physique et incertitudes (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Les objectifs de la physique comprennent :

Les lois physiques servent à développer des théories capables de produire des prédictions.
Les lois physiques sont exprimées principalement au moyen de descriptions littéraires.
L’expression des lois en langage mathématique fait partie des objectifs de la physique.
La physique vise à établir un nombre illimité de lois indépendantes.
Formuler un nombre limité de lois fondamentales constitue un objectif de la physique.

Les lois physiques servent à développer des théories capables de produire des prédictions. · L’expression des lois en langage mathématique fait partie des objectifs de la physique. · Formuler un nombre limité de lois fondamentales constitue un objectif de la physique.

Explication

La physique cherche à déterminer un nombre limité de lois fondamentales et à les exprimer mathématiquement. Elle utilise aussi ces lois pour élaborer des théories prédictives ; le nombre de lois n’est pas illimité et leur expression n’est pas principalement littéraire.

2. Concernant la définition de la physique proposée par Fontenelle en 1708, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

Fontenelle présente la physique comme l’étude des propriétés générales de la matière.
Fontenelle définit la physique comme l’étude des causes naturelles du ciel et de la terre.
Fontenelle associe l’établissement de lois à l’étude des propriétés de la matière.
Dans cette définition, l’expérience et la mesure participent à l’étude physique.
Les lois physiques rendent compte, selon Fontenelle, des phénomènes matériels.

Fontenelle présente la physique comme l’étude des propriétés générales de la matière. · Fontenelle associe l’établissement de lois à l’étude des propriétés de la matière. · Dans cette définition, l’expérience et la mesure participent à l’étude physique. · Les lois physiques rendent compte, selon Fontenelle, des phénomènes matériels.

Explication

Fontenelle associe l’étude des propriétés générales de la matière à l’expérience, à la mesure et à des lois expliquant les phénomènes matériels. L’étude des causes naturelles des phénomènes du ciel et de la terre correspond à la définition attribuée à Furetière.

3. La théorie et l’expérience entretiennent la relation suivante :

Les expériences produisent des prédictions que les théories confrontent aux observations.
Les théories produisent des prédictions que l’expérience confronte aux observations.
Les théories confrontent directement les prédictions aux observations, sans intervention expérimentale.
L’expérience peut confronter les prédictions théoriques aux observations.
La théorie et l’expérience jouent des rôles complémentaires dans la démarche physique.

Les théories produisent des prédictions que l’expérience confronte aux observations. · L’expérience peut confronter les prédictions théoriques aux observations. · La théorie et l’expérience jouent des rôles complémentaires dans la démarche physique.

Explication

Les théories formulent des prédictions et l’expérience les confronte aux observations, ce qui rend leurs rôles complémentaires. Inverser ces rôles ou attribuer directement aux théories la confrontation expérimentale ne correspond pas à cette distinction.

4. Une théorie est en désaccord avec l’expérience. Quelles réponses sont possibles ?

Le désaccord impose de conserver la théorie sans en modifier le domaine.
Une nouvelle théorie peut remplacer celle qui est en désaccord avec l’expérience.
La théorie peut être restreinte à certaines conditions d’application.
La théorie doit être abandonnée avant toute tentative de modification.
La théorie peut être complétée pour tenir compte du désaccord expérimental.

Une nouvelle théorie peut remplacer celle qui est en désaccord avec l’expérience. · La théorie peut être restreinte à certaines conditions d’application. · La théorie peut être complétée pour tenir compte du désaccord expérimental.

Explication

Un désaccord avec l’expérience peut conduire à compléter une théorie, à restreindre ses conditions d’application ou à la remplacer. Il n’impose donc ni son abandon immédiat sans modification possible ni son maintien inchangé.

5. Qu’est-ce qu’un étalon en métrologie ?

Une unité de base du SI définie indépendamment de toute constante physique
Une procédure permettant de convertir une mesure d’une unité vers une autre
Une grandeur mesurée dont la valeur est comparée à une unité choisie pour l’expérience
Une réalisation d’une définition de grandeur, de valeur déterminée et associée à une incertitude, utilisée comme référence

Une réalisation d’une définition de grandeur, de valeur déterminée et associée à une incertitude, utilisée comme référence

Explication

Un étalon réalise une définition de grandeur et sert de référence, avec une valeur déterminée et une incertitude associée. Une unité est liée au système de mesure, mais la définition donnée ici porte sur la réalisation de référence.

6. Quelle constante physique est associée à la définition de la mole parmi les unités de base du SI ?

La constante d’Avogadro
La charge élémentaire
La constante de Planck
La constante de Boltzmann

La constante d’Avogadro

Explication

La mole est associée à la constante d’Avogadro dans la liste des correspondances entre unités de base et constantes physiques. La constante de Boltzmann est associée au kelvin, et non à la mole.

7. À quoi sert un facteur de conversion lors du passage d’une unité à une autre ?

À exprimer une même grandeur dans une autre unité en tenant compte des puissances des unités.
À remplacer une grandeur mesurée par l’ordre de grandeur le plus proche.
À comparer deux grandeurs de natures différentes sans modifier leurs unités.
À déterminer l’incertitude associée à une mesure exprimée dans une unité donnée.

À exprimer une même grandeur dans une autre unité en tenant compte des puissances des unités.

Explication

Le facteur de conversion permet de réécrire une grandeur dans une autre unité, en tenant compte des puissances des unités concernées. L’ordre de grandeur, contrairement à ce que suggère une autre réponse, désigne la puissance de dix la plus proche d’une valeur.

8. Quelle notation représente la dimension de la vitesse ?

[v]=LT[v]=LT
[v]=L−1T[v]=L^{-1}T
[v]=LT−1[v]=LT^{-1}
[v]=LMT−1[v]=LMT^{-1}

$$[v]=LT^{-1}$$

Explication

La vitesse est une longueur parcourue par unité de temps, d’où sa dimension [v]=LT−1[v]=LT^{-1}. La notation LTLT correspondrait plutôt au produit d’une longueur et d’un temps, et non à une vitesse.

9. En quoi l’analyse dimensionnelle et la vérification de l’homogénéité se distinguent-elles ?

L’analyse dimensionnelle établit les grandeurs fondamentales, tandis que l’homogénéité convertit les unités dérivées en unités de base.
L’analyse dimensionnelle utilise les dimensions pour vérifier une formule ou établir une équation, tandis que l’homogénéité exige des dimensions compatibles dans l’équation.
L’analyse dimensionnelle vérifie les unités de mesure choisies, tandis que l’homogénéité détermine la valeur numérique des constantes.
L’analyse dimensionnelle détermine les incertitudes d’une mesure, tandis que l’homogénéité compare les résultats à une expérience.

L’analyse dimensionnelle utilise les dimensions pour vérifier une formule ou établir une équation, tandis que l’homogénéité exige des dimensions compatibles dans l’équation.

Explication

L’analyse dimensionnelle est une méthode qui permet notamment de tester l’homogénéité d’une formule ou d’aider à établir une équation à partir des dimensions. L’homogénéité est une propriété de l’équation : ses deux membres et les termes additionnés ou soustraits doivent avoir des dimensions compatibles.

10. Dans une distribution normale, comment obtient-on la probabilité qu’une grandeur mesurée T se trouve entre deux bornes T₁ et T₂ ?

En intégrant la densité P(T) sur l’ensemble des valeurs possibles.
En intégrant la densité P(T) entre T₁ et T₂.
En calculant la différence entre les deux bornes, divisée par l’écart-type.
En évaluant la densité P(T) uniquement à la borne moyenne.

En intégrant la densité P(T) entre T₁ et T₂.

Explication

L’intégrale de la densité normale entre T₁ et T₂ représente la probabilité que T appartienne à cet intervalle. L’intégrale sur toutes les valeurs possibles donne plutôt la probabilité totale, normalisée à 1.

11. Quand le nombre de mesures répétées augmente, quel effet cela a-t-il sur l’incertitude-type aléatoire si l’écart-type reste constant ?

Elle reste constante, car elle est égale à l’écart-type des mesures.
Elle devient nulle, car la moyenne converge vers la valeur mesurée.
Elle diminue, car l’écart-type est divisé par la racine carrée du nombre de mesures.
Elle augmente, car l’écart-type est multiplié par la racine carrée du nombre de mesures.

Elle diminue, car l’écart-type est divisé par la racine carrée du nombre de mesures.

Explication

L’incertitude-type aléatoire est égale à l’écart-type divisé par la racine carrée du nombre de mesures, donc elle diminue lorsque ce nombre augmente à écart-type constant. L’écart-type lui-même décrit la dispersion des mesures et n’est pas l’incertitude-type de la moyenne.

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Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Mesure physique et incertitudes.

Que produisent les théories que l’expérience confronte aux observations ?

Des prédictions.

Quelles options s’offrent à une théorie en désaccord avec l’expérience ?

Elle peut être complétée, restreinte à certaines conditions ou remplacée.

Selon Furetière, quelle science explique les phénomènes du ciel et de la terre ?

La science des causes naturelles.

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