QCM : Principes fondamentaux de la dynamique — 12 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle caractéristique décrit correctement le vecteur vitesse instantanée d’un point en mouvement ?

Il est dirigé à l’opposé du sens de déplacement
Il est tangent à la trajectoire et orienté dans le sens du déplacement
Il est parallèle à l’axe du temps et indépendant du mouvement
Il est perpendiculaire à la trajectoire et orienté vers le centre

Il est tangent à la trajectoire et orienté dans le sens du déplacement

Explication

Le vecteur vitesse instantanée est tangent à la trajectoire au point considéré et orienté dans le sens du déplacement. Les autres propositions confondent la vitesse avec une accélération ou une direction arbitraire.

2. Dans l’approximation donnée, comment s’écrit le vecteur vitesse instantanée au point Mi ?

vec v_i=dfrac{overrightarrow{M_iM_{i+1}}}{t_{i+1}-t_i}
vec v_i=overrightarrow{M_{i-1}M_{i+1}}times (t_{i+1}-t_{i-1})
vec v_i=dfrac{overrightarrow{M_{i-1}M_i}}{t_i-t_{i-1}}
vec v_i=dfrac{overrightarrow{M_{i-1}M_{i+1}}}{t_{i+1}-t_{i-1}}

vec v_i=dfrac{overrightarrow{M_{i-1}M_{i+1}}}{t_{i+1}-t_{i-1}}

Explication

La formule utilise les deux points encadrant l’instant ti : overrightarrow{M_{i-1}M_{i+1}} divisé par t_{i+1}-t_{i-1}. Les autres expressions utilisent un mauvais intervalle ou une opération incorrecte.

3. Quelle expression donne la variation de vitesse entre deux instants successifs ?

Deltavec v=vec v_i-vec v_{i+1}
Deltavec v=vec v_i/vec v_{i+1}
Deltavec v=vec v_{i+1}-vec v_i
Deltavec v=vec v_{i+1}+vec v_i

Deltavec v=vec v_{i+1}-vec v_i

Explication

La variation de vitesse est définie comme la différence entre la vitesse finale et la vitesse initiale : vec v_{i+1}-vec v_i. Les autres propositions ne correspondent ni à une différence vectorielle ni à une définition physique correcte.

4. Que mesure la variation de vitesse Deltavec v ?

La valeur de la masse du système
La direction de la trajectoire elle-même
La distance parcourue pendant un trajet
Le changement du vecteur vitesse entre deux instants

Le changement du vecteur vitesse entre deux instants

Explication

Deltavec v relie deux instants et traduit l’évolution du vecteur vitesse. Elle ne mesure ni une distance, ni une masse, ni directement la trajectoire.

5. Qu’est-ce que la résultante des forces appliquées à un système ?

La force exercée uniquement par le poids
L’unique force équivalente à l’ensemble des forces appliquées
La somme des masses des objets en interaction
La force la plus grande parmi toutes les forces

L’unique force équivalente à l’ensemble des forces appliquées

Explication

La résultante est la force unique équivalente à l’ensemble des forces appliquées au système. Elle se détermine par somme vectorielle, pas en choisissant la force la plus grande.

6. Que vaut la résultante des forces lorsque toutes les forces se compensent ?

Elle est égale à la masse du système
Elle est nulle
Elle est verticale
Elle est forcément dirigée vers l’avant

Elle est nulle

Explication

Quand les forces se compensent, leur somme vectorielle est vec 0. La résultante n’est alors ni verticale ni orientée dans un sens privilégié.

7. Dans un référentiel galiléen, que peut-on conclure si la résultante des forces est nulle ?

Le système doit forcément accélérer
La vitesse augmente obligatoirement
Le système change nécessairement de direction
Le système peut être au repos ou en mouvement rectiligne uniforme

Le système peut être au repos ou en mouvement rectiligne uniforme

Explication

Le principe d’inertie indique que si la résultante est nulle, le système peut rester au repos ou conserver un mouvement rectiligne uniforme. Une résultante nulle n’impose donc pas l’arrêt du mouvement.

8. Quelle situation correspond à un système isolé ou pseudo isolé ?

Les forces extérieures sont nulles ou se compensent
La vitesse est forcément nulle
La masse du système devient nulle
La trajectoire est obligatoirement circulaire

Les forces extérieures sont nulles ou se compensent

Explication

Un système isolé ou pseudo isolé est caractérisé par des forces extérieures nulles ou qui se compensent, donc une résultante nulle. Cela n’implique pas que la vitesse soit nulle.

9. Dans un référentiel galiléen, que se passe-t-il si la résultante des forces n’est pas nulle ?

Le système est forcément immobile
La vitesse reste constante malgré tout
La masse du système change immédiatement
La vitesse varie et la variation de vitesse n’est pas nulle

La vitesse varie et la variation de vitesse n’est pas nulle

Explication

La deuxième loi de Newton relie une résultante non nulle à une variation de vitesse non nulle. Une vitesse constante correspond au cas inverse, avec résultante nulle.

10. Quelle relation relie la force résultante, la masse, la variation de vitesse et la durée courte ?

sum vec F = \dfrac{\Delta t}{m}\,\Delta\vec v
sum vec F = m\,\dfrac{\Delta\vec v}{\Delta t}
\Delta\vec v = m\,\dfrac{\sum \vec F}{\Delta t}
m = \dfrac{\sum \vec F}{\Delta\vec v \Delta t}

sum vec F = m\,\dfrac{\Delta\vec v}{\Delta t}

Explication

La relation donnée est sum vec F = m\,\Delta\vec v/\Delta t. Elle exprime que, pour une même variation de vitesse, la force nécessaire dépend de la masse et de la durée considérée.

11. Dans la relation $\sum \vec F = m\,\dfrac{\Delta\vec v}{\Delta t}\u001b$, que représente la masse du système ?

La mesure de l'inertie du système face à une variation de vitesse
L'intensité de la force résultante appliquée au système
La durée pendant laquelle la force agit sur le système
La variation de vitesse observée pendant l'intervalle de temps

La mesure de l'inertie du système face à une variation de vitesse

Explication

La masse mesure l'influence de l'inertie du système sur l'évolution de sa vitesse sous l'action d'une force résultante. Elle n'est ni la durée, ni la force, ni la variation de vitesse elle-même.

12. À variation de vitesse identique pendant un même intervalle de temps, comment évolue la force résultante nécessaire lorsque la masse augmente ?

Elle doit être plus grande
Elle diminue proportionnellement
Elle reste inchangée
Elle devient nulle

Elle doit être plus grande

Explication

D'après $\sum \vec F = m\,\dfrac{\Delta\vec v}{\Delta t}\u001b$, si $\Delta\vec v\u001b$ et $\Delta t\u001b$ sont fixés, la force résultante est proportionnelle à la masse. Plus la masse est grande, plus il faut de force.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 12 flashcards sur Principes fondamentaux de la dynamique.

Vecteur vitesse instantanée — définition ?

Vitesse d’un point à un instant donné.

Direction du vecteur vitesse — rôle ?

Tangent à la trajectoire.

Vitesse instantanée — formule ?

$oldsymbol{v}_i= rac{oldsymbol{M_{i-1}M_{i+1}}}{t_{i+1}-t_{i-1}}$.

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