QCM : Mouvement et vecteurs en physique — 14 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quel élément sert d’objet de référence pour décrire et mesurer le mouvement d’un système ?

Le repère orthonormé
Le référentiel d’étude
Le centre de masse
La trajectoire

Le référentiel d’étude

Explication

Le référentiel d’étude est l’objet de référence par rapport auquel on décrit et mesure le mouvement. Le centre de masse désigne plutôt le système assimilé à un point.

2. Dans quel référentiel étudie-t-on principalement le mouvement de la Lune et de certains satellites ?

Le référentiel du centre de masse
Le référentiel héliocentrique
Le référentiel terrestre
Le référentiel géocentrique

Le référentiel géocentrique

Explication

Le référentiel géocentrique est lié au centre de la Terre et sert pour la Lune et certains satellites. Le référentiel héliocentrique est, lui, lié au centre du Soleil.

3. Comment définit-on la trajectoire d’un point mobile ?

Le déplacement entre la position initiale et la position finale
L’ensemble des positions successives occupées par le point au cours du temps
La direction instantanée du mouvement
La distance parcourue entre deux instants choisis

L’ensemble des positions successives occupées par le point au cours du temps

Explication

La trajectoire correspond à l’ensemble des positions successives du point au cours du temps. Le déplacement n’en est qu’une différence entre deux positions.

4. Que représentent les notations M0, M1 et M2 dans l’étude du mouvement ?

Les trois vecteurs de base du repère
Les positions du point aux instants t0, t1 et t2
Les vitesses mesurées à trois instants
Les coordonnées du point dans les trois axes

Les positions du point aux instants t0, t1 et t2

Explication

M0, M1 et M2 sont des notations abrégées des positions du point M aux temps t0, t1 et t2. Elles ne désignent pas des vitesses ni des axes du repère.

5. Quelle écriture correspond au vecteur position du point M dans un repère orthonormé ?

OM(t)=dx/dt·i+dy/dt·j+dz/dt·k
OM(t)=(vx, vy, vz)
OM(t)=x(t)i+y(t)j+z(t)k
OM(t)=M1M2/Δt

OM(t)=x(t)i+y(t)j+z(t)k

Explication

Le vecteur position s’écrit avec les coordonnées du point : OM(t)=x(t)i+y(t)j+z(t)k. L’écriture avec les dérivées correspond au vecteur vitesse.

6. Pourquoi l’origine O est-elle choisie dans l’écriture du vecteur position ?

Parce qu’elle remplace les axes du repère
Parce que ses coordonnées valent 0 et n’apparaissent pas dans l’expression
Parce qu’elle donne directement la vitesse du point
Parce qu’elle fixe la durée de l’observation

Parce que ses coordonnées valent 0 et n’apparaissent pas dans l’expression

Explication

L’origine O a pour coordonnées (0;0;0), ce qui simplifie l’écriture du vecteur position. Elle ne donne pas la vitesse du point, qui dépend du temps.

7. Que mesure la vitesse moyenne sur un intervalle de temps ?

Le rapport entre le déplacement et la durée correspondante
La pente de la tangente à la trajectoire
La variation du vecteur vitesse pendant l’intervalle
La distance à l’origine du repère

Le rapport entre le déplacement et la durée correspondante

Explication

La vitesse moyenne est le rapport entre le déplacement et la durée correspondante. La pente de la tangente concerne plutôt la vitesse instantanée.

8. Comment obtient-on la vitesse instantanée à partir de la vitesse moyenne ?

En divisant par la somme des instants
En remplaçant le déplacement par la distance totale
En utilisant uniquement deux positions éloignées
En faisant tendre l’intervalle de temps vers 0

En faisant tendre l’intervalle de temps vers 0

Explication

La vitesse instantanée est la limite de la vitesse moyenne quand l’intervalle de temps devient infiniment petit. Utiliser deux positions éloignées donne seulement une vitesse moyenne.

9. Quelle expression donne le vecteur vitesse à partir du vecteur position ?

v(t)=d(OM(t))/dt
v(t)=d(v(t))/dt
v(t)=OM(t)×t
v(t)=ΔOM/Δt sans limite

v(t)=d(OM(t))/dt

Explication

Le vecteur vitesse est la dérivée du vecteur position par rapport au temps. La dérivée de la vitesse par rapport au temps correspond à l’accélération.

10. Quelle écriture correspond aux composantes du vecteur vitesse en coordonnées cartésiennes ?

(dx/dt, dy/dt, dz/dt)
(x(t), y(t), z(t))
(dvx/dt, dvy/dt, dvz/dt)
(Δx, Δy, Δz)

(dx/dt, dy/dt, dz/dt)

Explication

Les composantes du vecteur vitesse sont les dérivées temporelles de x(t), y(t) et z(t). L’écriture avec dvx/dt, dvy/dt, dvz/dt concerne l’accélération.

11. Quelle propriété décrit correctement la direction du vecteur vitesse à un instant donné ?

Elle est dirigée vers l’origine du repère
Elle est perpendiculaire à la trajectoire au point considéré
Elle est toujours verticale quel que soit le mouvement
Elle est tangente à la trajectoire au point considéré

Elle est tangente à la trajectoire au point considéré

Explication

La direction du vecteur vitesse est celle de la tangente à la trajectoire à l’instant considéré. Les autres propositions confondent la vitesse avec une direction arbitraire ou avec le vecteur position.

12. Comment s’interprète le sens du vecteur vitesse pour un point en mouvement ?

Il est opposé au déplacement pour compenser la trajectoire
Il dépend uniquement du choix de l’origine du repère
Il pointe systématiquement vers les coordonnées croissantes
Il correspond au sens du déplacement du point

Il correspond au sens du déplacement du point

Explication

Le sens du vecteur vitesse est celui du mouvement du point M. Il ne dépend pas de l’origine du repère, contrairement à ce que suggèrent les distracteurs.

13. Quelle relation définit le vecteur accélération à partir du vecteur vitesse ?

a(t)=d(OM(t))/dt
a(t)=ΔOM/Δt
a(t)=v(t)/Δt
a(t)=d(v(t))/dt

a(t)=d(v(t))/dt

Explication

L’accélération est la dérivée temporelle de la vitesse, donc a(t)=d(v(t))/dt. La dérivée du vecteur position donne la vitesse, pas l’accélération.

14. Comment s’écrivent les composantes du vecteur accélération dans un repère cartésien ?

(dx/dt, dy/dt, dz/dt)
(dvx/dt, dvy/dt, dvz/dt)
(v x, v y, v z)
(d²vx/dt², d²vy/dt², d²vz/dt²)

(dvx/dt, dvy/dt, dvz/dt)

Explication

Les composantes de l’accélération sont les dérivées temporelles des composantes de la vitesse. L’écriture avec dx/dt correspond à la vitesse, et non à l’accélération.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 14 flashcards sur Mouvement et vecteurs en physique.

Système — définition ?

Objet dont on analyse le mouvement.

Référentiel d’étude — rôle ?

Objet de référence pour décrire le mouvement.

Repère orthonormé — fonction ?

Repère avec origine et axes unitaires.

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Consultez la fiche de révision complète sur Mouvement et vecteurs en physique.

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