QCM : Principes fondamentaux de la mécanique — 10 questions

Questions et réponses du QCM

1. Dans une étude de mécanique, quel terme désigne l’objet étudié pour décrire son mouvement ?

Le référentiel
Le centre de gravité
Le point matériel
Le système

Le système

Explication

Le système est l’objet que l’on étudie pour décrire son mouvement. Le référentiel est au contraire le solide de référence par rapport auquel on observe ce mouvement.

2. Comment se caractérise le vecteur vitesse instantanée d’un mobile ?

Il est perpendiculaire à la trajectoire et orienté vers le centre
Il dépend seulement de la masse du système
Il est tangent à la trajectoire et orienté dans le sens du mouvement
Il est parallèle à la trajectoire mais opposé au mouvement

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

Explication

Le vecteur vitesse instantanée est tangent à la trajectoire et pointé dans le sens du déplacement. Il ne faut pas le confondre avec un vecteur perpendiculaire ou avec une grandeur liée à la masse.

3. Quelle relation approchée relie la somme des forces à la variation du vecteur vitesse ?

La somme des forces est proportionnelle à la variation de vitesse divisée par la durée
La somme des forces est égale à la masse multipliée par la vitesse instantanée
La somme des forces est égale à la masse multipliée par la variation de vitesse sur la durée
La somme des forces est égale à la vitesse multipliée par la durée

La somme des forces est égale à la masse multipliée par la variation de vitesse sur la durée

Explication

L’approche de Newton s’écrit sumvec{F}=m imes\frac{\Delta\vec{v}}{\Delta t}. Cette relation lie la résultante des forces à la variation de vitesse sur un intervalle de temps.

4. Que prévoit le principe d’inertie lorsque la résultante des forces est nulle ?

Le système accélère forcément
La vitesse augmente proportionnellement au temps
Le système suit une trajectoire circulaire
Le système est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme

Le système est immobile ou en mouvement rectiligne uniforme

Explication

Quand la résultante des forces est nulle, il n’y a pas de variation de vitesse : le système peut rester immobile ou se déplacer en mouvement rectiligne uniforme. C’est précisément l’idée du principe d’inertie.

5. Quelle expression donne l’énergie cinétique d’un système de masse m et de vitesse v ?

E_c = \frac{v^2}{2m}
E_c = \frac{1}{2} m v^2
E_c = m v
E_c = m v^2

E_c = \frac{1}{2} m v^2

Explication

L’énergie cinétique est donnée par E_c=\frac{1}{2}mv^2. Elle dépend donc de la masse et du carré de la vitesse, et s’exprime en joules.

6. Dans quel cas le travail d’une force constante est-il positif ?

Quand la force est nulle mais le déplacement existe
Quand la force aide le mouvement
Quand la force s’oppose au déplacement
Quand la force est perpendiculaire au déplacement

Quand la force aide le mouvement

Explication

Le travail est positif lorsque la force aide le déplacement, c’est-à-dire quand l’angle avec le déplacement est inférieur à 90°. À l’inverse, une force opposée au mouvement donne un travail négatif.

7. Quelle expression correspond au travail du poids entre deux positions A et B ?

W_{AB}(\vec{P}) = -f\,AB
W_{AB}(\vec{P}) = \frac{1}{2}mv^2
W_{AB}(\vec{P}) = mg(z_A-z_B)
W_{AB}(\vec{P}) = mg(z_B-z_A)

W_{AB}(\vec{P}) = mg(z_A-z_B)

Explication

Le travail du poids dépend seulement de la différence d’altitude et s’écrit W_{AB}(\vec{P})=mg(z_A-z_B). Cela montre qu’il est lié aux positions initiale et finale, et non au trajet.

8. Que relie le théorème de l’énergie cinétique ?

L’énergie potentielle à la masse du système
La vitesse à la distance parcourue
La variation d’énergie mécanique au seul travail du poids
La variation d’énergie cinétique à la somme des travaux des forces

La variation d’énergie cinétique à la somme des travaux des forces

Explication

Le théorème de l’énergie cinétique affirme que la variation d’énergie cinétique est égale à la somme des travaux des forces appliquées. C’est la relation centrale pour relier mouvement et actions mécaniques.

9. Dans quel cas l’énergie mécanique se conserve-t-elle ?

Quand le poids est absent
Quand la vitesse est constante quelle que soit la situation
Quand le travail des forces non conservatives est nul
Quand l’énergie cinétique est nulle

Quand le travail des forces non conservatives est nul

Explication

L’énergie mécanique reste constante lorsque les forces non conservatives ne travaillent pas, par exemple en l’absence de frottements. Le poids, lui, est une force conservative et ne détruit pas la conservation de l’énergie mécanique.

10. Quelle conversion faut-il appliquer pour passer de km.h⁻¹ à m.s⁻¹ ?

Diviser par 60
Multiplier par 1000
Multiplier par 3,6
Diviser par 3,6

Diviser par 3,6

Explication

Pour convertir une vitesse de km.h⁻¹ en m.s⁻¹, on divise par 3,6. Cette conversion est indispensable pour utiliser correctement les formules en unités SI.

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Système — définition ?

Objet étudié pour analyser son mouvement.

Référentiel — rôle ?

Point d’observation du mouvement.

Point matériel — rôle ?

Modélise un objet comme un point.

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