QCM : Mouvement dans un champ uniforme (10 questions)

Question 1

1. Pour étudier le mouvement d’un système complexe, on le modélise par un point matériel dont la position représente la répartition des masses. De quel point s’agit-il ?

Le centre géométrique

Le point d’application du poids

Le centre de rotation

Le centre de masse

Explication

Le centre de masse sert souvent à modéliser un système par un point matériel, et sa position traduit la répartition de ses masses. Le centre géométrique renvoie à la forme, le point d’application du poids à une force, et le centre de rotation à un axe ou mouvement de rotation.

Answer

Le centre de masse

Question 2

2. Dans un référentiel donné, un objet isolé reste au repos, tandis qu’un objet soumis à des forces qui se compensent poursuit un mouvement rectiligne uniforme. Quelle caractéristique ce comportement établit-il pour le référentiel ?

Il est non inertiel

Il est accéléré

Il est en rotation

Il est galiléen

Explication

Un référentiel est galiléen lorsque le principe d’inertie y est vérifié : en l’absence de force résultante, un système reste au repos ou en mouvement rectiligne uniforme. Une accélération ou une rotation du référentiel correspond au contraire à un cadre non galiléen, tandis qu’il n’est pas nécessaire que toutes les forces soient absentes si elles se compensent.

Answer

Il est galiléen

Question 3

3. Un système de masse $4\,\mathrm{kg}$ est étudié dans un référentiel galiléen et son centre de masse a une accélération de $3\,\mathrm{m\,s^{-2}}$ vers l’est. Quelle est la résultante des forces extérieures ?

12\,\mathrm{N}

vers l’est

\frac{4}{3}\,\mathrm{N}

vers l’est

12\,\mathrm{N}

vers l’ouest

3\,\mathrm{N}

vers l’est

Explication

Dans un référentiel galiléen, $\sum \vec{F}_{\mathrm{ext}}=m_{\mathrm{système}}\vec{a}_G$ : $4\times3=12\,\mathrm{N}$ , dans le sens de l’accélération. Le quotient $4/3$ inverse la relation, une force vers l’ouest inverse le sens, et $3\,\mathrm{N}$ omet le facteur masse.

Answer

$$12\,\mathrm{N}$$ vers l’est

Question 4

4. Dans une expérience, l’accélération du centre de masse d’un objet est dirigée vers le nord. Dans quelle direction et dans quel sens pointe la somme des forces extérieures ?

Vers le nord

Vers l’est ou l’ouest

Vers le sud

Dans le sens opposé au mouvement

Explication

La somme vectorielle des forces extérieures a la même direction et le même sens que l’accélération du centre de masse. La vitesse peut avoir un sens différent de l’accélération, et la résultante n’est ni perpendiculaire ni opposée par principe.

Answer

Vers le nord

Question 5

5. Que signifie qu’un champ de pesanteur est uniforme à l’échelle humaine ?

Sa direction est radiale, mais son intensité augmente fortement d’un point à l’autre de la région étudiée.

Son intensité est constante, mais sa direction change selon la position dans la région étudiée.

Sa direction, son sens et son intensité peuvent être considérés comme constants dans la région étudiée.

Sa direction et son intensité varient comme elles le font à l’échelle de la Terre entière.

Explication

À l’échelle humaine, on peut traiter le champ de pesanteur comme uniforme, c’est-à-dire considérer ses caractéristiques comme constantes dans la région étudiée. À l’échelle de la Terre, le champ n’est pas uniforme et sa direction radiale varie selon la position.

Answer

Sa direction, son sens et son intensité peuvent être considérés comme constants dans la région étudiée.

Question 6

6. Dans le repère vertical où l’axe est orienté vers le haut, quelles sont les composantes de l’accélération d’un boulet en chute libre ?

(g,0)

, avec une accélération horizontale

(0,0)

, avec une accélération nulle

(0,-g)

, avec une accélération dirigée vers le bas

(0,g)

, avec une accélération dirigée vers le haut

Explication

Le poids est la seule force extérieure retenue et l’accélération est orientée vers le bas, donc ses composantes sont $(0,-g)$ lorsque l’axe vertical est orienté vers le haut. Une accélération $(0,g)$ correspondrait au sens opposé à celui du poids.

Answer

$$ (0,-g) $$, avec une accélération dirigée vers le bas

Question 7

7. Quel rôle joue la charge électrique dans la détermination de la force exercée sur une particule plongée dans un champ électrique uniforme ?

Elle compense le poids de la particule quelle que soit l’orientation du champ.

Elle fixe l’intensité du champ électrique sans modifier la direction de la force.

Elle détermine la masse effective utilisée dans la relation entre force et accélération.

Elle fixe l’intensité et le sens de la force par la relation

\vec{F}_e=q\vec{E}

.

Explication

La charge multiplie le vecteur champ électrique : son signe détermine donc si la force est dans le même sens que le champ ou dans le sens opposé. La masse intervient dans le calcul de l’accélération, et non dans la définition de la force électrique.

Answer

Elle fixe l’intensité et le sens de la force par la relation $$\vec{F}_e=q\vec{E}$$.

Question 8

8. Comment la trajectoire d’une particule chargée dans un champ électrique uniforme se compare-t-elle à celle d’un projectile en chute libre, lorsque leurs conditions initiales sont analogues ?

Les deux trajectoires sont paraboliques, car l’accélération est constante dans la direction verticale.

La trajectoire électrique est rectiligne, tandis que celle du projectile est circulaire.

La trajectoire électrique est circulaire, tandis que celle du projectile est parabolique.

Les deux trajectoires sont rectilignes, car la vitesse initiale est horizontale.

Explication

Dans les deux situations, l’accélération verticale est constante et le mouvement horizontal est uniforme, ce qui conduit à une trajectoire parabolique. La trajectoire électrique n’est pas circulaire : le champ uniforme produit une accélération constante plutôt qu’une accélération centripète.

Answer

Les deux trajectoires sont paraboliques, car l’accélération est constante dans la direction verticale.

Question 9

9. Pourquoi un référentiel en rotation par rapport à un référentiel galiléen ne peut-il pas être considéré comme galiléen ?

Parce que sa vitesse de translation reste constante pendant toute la durée de l’étude.

Parce que son origine doit nécessairement coïncider avec le centre de masse du système étudié.

Parce que les forces extérieures ne peuvent pas s’y compenser pour un objet au repos.

Parce que sa rotation constitue un mouvement non rectiligne uniforme par rapport au référentiel galiléen.

Explication

Un référentiel galiléen peut être en translation rectiligne uniforme par rapport à un autre référentiel galiléen, mais une rotation entraîne un mouvement non rectiligne uniforme. Une vitesse de translation constante, au contraire, est compatible avec le caractère galiléen.

Answer

Parce que sa rotation constitue un mouvement non rectiligne uniforme par rapport au référentiel galiléen.

Question 10

10. Pour déterminer expérimentalement l’accélération du centre de masse d’un système de masse connue dans un référentiel galiléen, quelle opération permet d’appliquer la deuxième loi de Newton ?

Diviser la somme vectorielle des forces extérieures par la masse du système.

Diviser la masse du système par la variation de sa position.

Multiplier la somme vectorielle des forces extérieures par la masse du système.

Additionner les intensités des forces extérieures sans tenir compte de leur direction.

Explication

Dans un référentiel galiléen, la deuxième loi donne l’accélération du centre de masse en divisant la résultante vectorielle des forces extérieures par la masse du système. Multiplier cette résultante par la masse ne permet pas d’obtenir l’accélération.

Answer

Diviser la somme vectorielle des forces extérieures par la masse du système.

QCM : Mouvement dans un champ uniforme (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour étudier le mouvement d’un système complexe, on le modélise par un point matériel dont la position représente la répartition des masses. De quel point s’agit-il ?

2. Dans un référentiel donné, un objet isolé reste au repos, tandis qu’un objet soumis à des forces qui se compensent poursuit un mouvement rectiligne uniforme. Quelle caractéristique ce comportement établit-il pour le référentiel ?

3. Un système de masse $4\,\mathrm{kg}$ est étudié dans un référentiel galiléen et son centre de masse a une accélération de $3\,\mathrm{m\,s^{-2}}$ vers l’est. Quelle est la résultante des forces extérieures ?

4. Dans une expérience, l’accélération du centre de masse d’un objet est dirigée vers le nord. Dans quelle direction et dans quel sens pointe la somme des forces extérieures ?

5. Que signifie qu’un champ de pesanteur est uniforme à l’échelle humaine ?

6. Dans le repère vertical où l’axe est orienté vers le haut, quelles sont les composantes de l’accélération d’un boulet en chute libre ?

7. Quel rôle joue la charge électrique dans la détermination de la force exercée sur une particule plongée dans un champ électrique uniforme ?

8. Comment la trajectoire d’une particule chargée dans un champ électrique uniforme se compare-t-elle à celle d’un projectile en chute libre, lorsque leurs conditions initiales sont analogues ?

9. Pourquoi un référentiel en rotation par rapport à un référentiel galiléen ne peut-il pas être considéré comme galiléen ?

10. Pour déterminer expérimentalement l’accélération du centre de masse d’un système de masse connue dans un référentiel galiléen, quelle opération permet d’appliquer la deuxième loi de Newton ?

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QCM : Mouvement dans un champ uniforme (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour étudier le mouvement d’un système complexe, on le modélise par un point matériel dont la position représente la répartition des masses. De quel point s’agit-il ?

2. Dans un référentiel donné, un objet isolé reste au repos, tandis qu’un objet soumis à des forces qui se compensent poursuit un mouvement rectiligne uniforme. Quelle caractéristique ce comportement établit-il pour le référentiel ?

3. Un système de masse 4 kg4\,\mathrm{kg}4kg est étudié dans un référentiel galiléen et son centre de masse a une accélération de 3 m s−23\,\mathrm{m\,s^{-2}}3ms−2 vers l’est. Quelle est la résultante des forces extérieures ?

4. Dans une expérience, l’accélération du centre de masse d’un objet est dirigée vers le nord. Dans quelle direction et dans quel sens pointe la somme des forces extérieures ?

5. Que signifie qu’un champ de pesanteur est uniforme à l’échelle humaine ?

6. Dans le repère vertical où l’axe est orienté vers le haut, quelles sont les composantes de l’accélération d’un boulet en chute libre ?

7. Quel rôle joue la charge électrique dans la détermination de la force exercée sur une particule plongée dans un champ électrique uniforme ?

8. Comment la trajectoire d’une particule chargée dans un champ électrique uniforme se compare-t-elle à celle d’un projectile en chute libre, lorsque leurs conditions initiales sont analogues ?

9. Pourquoi un référentiel en rotation par rapport à un référentiel galiléen ne peut-il pas être considéré comme galiléen ?

10. Pour déterminer expérimentalement l’accélération du centre de masse d’un système de masse connue dans un référentiel galiléen, quelle opération permet d’appliquer la deuxième loi de Newton ?

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