QCM : Principes fondamentaux de l'énergie mécanique — 18 questions

Questions et réponses du QCM

1. Que désigne le travail d’une force lorsqu’elle agit sur un système ?

Un échange d’énergie entre la force et le système
Une mesure de la masse du système
Une variation de la température du système
Une grandeur liée uniquement à la vitesse du système

Un échange d’énergie entre la force et le système

Explication

Le travail d’une force correspond à un échange d’énergie entre la force et le système pendant l’action de la force. Ce n’est ni une masse ni une grandeur réservée à la vitesse.

2. Dans quel cas un système gagne-t-il de l’énergie au cours d’un travail de force ?

Quand la force est nulle
Quand la force travaille dans le sens du mouvement
Quand la force s’oppose au mouvement
Quand le système reste immobile

Quand la force travaille dans le sens du mouvement

Explication

Une force motrice travaille dans le sens du mouvement et fait gagner de l’énergie au système. À l’inverse, une force résistante s’oppose au mouvement et lui fait perdre de l’énergie.

3. Comment appelle-t-on une énergie convertie en une forme moins exploitable, souvent sous forme de chaleur ?

Énergie potentielle
Énergie dégradée
Énergie mécanique
Énergie renouvelable

Énergie dégradée

Explication

L’énergie dégradée est une énergie convertie en une forme moins exploitable, souvent thermique. L’énergie renouvelable désigne une source, pas une forme d’énergie perdue.

4. Dans une ampoule à incandescence, qu’advient-il de la plus grande partie de l’énergie électrique ?

Elle se transforme surtout en énergie mécanique
Elle devient entièrement de la lumière
Elle est dissipée sous forme de chaleur
Elle est stockée dans le filament

Elle est dissipée sous forme de chaleur

Explication

Seule une faible part devient de la lumière, tandis que la majeure partie est dissipée sous forme de chaleur. C’est un exemple de conversion partielle avec énergie dégradée.

5. De quoi dépend principalement l’énergie potentielle de pesanteur d’un objet ?

De sa couleur et de sa forme
De la durée de son déplacement
De sa hauteur dans le champ de pesanteur
De sa température initiale

De sa hauteur dans le champ de pesanteur

Explication

L’énergie potentielle de pesanteur est liée à la position d’un objet dans le champ de pesanteur et augmente avec l’altitude. Elle ne dépend pas de la couleur ni de la durée du déplacement.

6. Pourquoi le choix du niveau zéro de l’énergie potentielle de pesanteur est-il arbitraire ?

Parce que l’énergie potentielle est toujours nulle au sol
Parce que seule la variation d’énergie potentielle a un sens physique
Parce que la masse de l’objet change avec le zéro choisi
Parce que le travail du poids dépend du niveau absolu

Parce que seule la variation d’énergie potentielle a un sens physique

Explication

La valeur absolue dépend du repère choisi, mais seule la variation d’énergie potentielle correspond au travail du poids. Le niveau zéro peut donc être fixé librement.

7. Comment obtient-on une estimation de la vitesse instantanée d’un objet ?

En mesurant un déplacement sur un intervalle de temps très court
En prenant seulement la masse de l’objet
En ajoutant les vitesses au début et à la fin du mouvement
En divisant la distance totale par toute la durée du trajet

En mesurant un déplacement sur un intervalle de temps très court

Explication

La vitesse instantanée est estimée sur un intervalle de temps très petit, avec v ≈ Δx/Δt. La vitesse moyenne, elle, utilise la distance totale et la durée totale.

8. De quels paramètres dépend l’énergie cinétique d’un corps ?

De sa couleur et de sa forme
De la pression exercée sur lui
De sa hauteur et de sa température
De sa masse et de sa vitesse instantanée

De sa masse et de sa vitesse instantanée

Explication

L’énergie cinétique dépend de la masse et de la vitesse instantanée du corps. Elle est liée au mouvement, pas à la hauteur.

9. Quelle relation définit l’énergie mécanique d’un corps ?

Le produit de la vitesse par la hauteur
La somme du travail et de la température
La différence entre l’énergie potentielle et la masse
La somme de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle

La somme de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle

Explication

L’énergie mécanique est définie comme Em = Ec + Ep. Sans frottements, cette somme reste constante au cours du mouvement.

10. Sans frottement, que se passe-t-il lors d’une remontée d’un objet ?

Les deux énergies diminuent simultanément
L’énergie mécanique disparaît progressivement
L’énergie potentielle augmente et l’énergie cinétique diminue
L’énergie cinétique augmente et l’énergie potentielle diminue

L’énergie potentielle augmente et l’énergie cinétique diminue

Explication

Lors d’une remontée, l’altitude augmente donc l’énergie potentielle augmente, tandis que la vitesse diminue donc l’énergie cinétique baisse. L’énergie mécanique reste conservée.

11. Quel effet principal les frottements ont-ils sur l’énergie mécanique d’un système ?

Ils la transforment intégralement en énergie potentielle
Ils la conservent sans changement
Ils l’augmentent au cours du mouvement
Ils la diminuent en dissipant une partie en énergie thermique

Ils la diminuent en dissipant une partie en énergie thermique

Explication

Les frottements réalisent un travail résistant et dissipent une partie de l’énergie mécanique sous forme thermique. L’énergie mécanique n’est donc plus conservée.

12. Comment s’écrit le travail des forces de frottement lorsqu’elles sont résistantes et tangentielles au déplacement ?

Wf = Ec + Ep
Wf = Ff / d
Wf = -Ff · d
Wf = m · g · h

Wf = -Ff · d

Explication

Le travail des frottements est négatif car il s’oppose au mouvement : Wf = -Ff · d. Cette contribution diminue l’énergie mécanique.

13. Quand le frottement cinétique agit-il ?

Lorsque les surfaces glissent l’une sur l’autre
Avant tout contact entre les surfaces
Uniquement quand l’objet est immobile
Seulement dans le vide

Lorsque les surfaces glissent l’une sur l’autre

Explication

Le frottement cinétique apparaît lorsque les surfaces sont en glissement relatif. Avant le glissement, c’est le frottement statique qui peut agir.

14. Que se passe-t-il au passage du frottement statique au frottement cinétique ?

Le mouvement devient impossible
La force de frottement devient nulle
La force appliquée disparaît immédiatement
La force de frottement devient plus faible que sa valeur maximale statique

La force de frottement devient plus faible que sa valeur maximale statique

Explication

Le frottement statique atteint une valeur maximale juste avant le départ du mouvement, puis il est remplacé par un frottement cinétique plus faible. Cela permet de maintenir le mouvement avec moins de force.

15. Quelle expression correspond à l’énergie potentielle de pesanteur d’un corps situé à la hauteur h ?

mgh
mv²/2
F·d
mgh/2

mgh

Explication

Si le niveau de référence est le sol, l’énergie potentielle de pesanteur s’écrit Epp = mgh. Elle dépend de la masse, de g et de la hauteur.

16. Quelle expression donne l’énergie cinétique d’un corps de masse m animé d’une vitesse v ?

mg / v
mgh
Ff · d
1/2 mv²

1/2 mv²

Explication

L’énergie cinétique est donnée par Ek = 1/2 mv². Elle dépend de la masse et du carré de la vitesse.

17. Dans un pendule sans frottement, quand l’énergie potentielle est-elle maximale ?

Quand le fil est horizontal
Quand le pendule est au plus bas
Quand le pendule est le plus haut
Quand la vitesse est nulle partout

Quand le pendule est le plus haut

Explication

L’énergie potentielle de pesanteur est maximale quand le pendule est le plus haut. Au plus bas, c’est l’énergie cinétique qui est maximale.

18. Dans une chute libre sans frottement, comment évoluent les courbes d’énergie au cours du temps ?

L’énergie potentielle augmente tandis que l’énergie cinétique diminue
L’énergie mécanique diminue à cause des frottements
Les deux énergies restent constantes
L’énergie cinétique augmente tandis que l’énergie potentielle diminue

L’énergie cinétique augmente tandis que l’énergie potentielle diminue

Explication

En chute libre sans frottement, la vitesse augmente donc l’énergie cinétique augmente, tandis que la hauteur diminue donc l’énergie potentielle baisse. L’énergie mécanique reste constante.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 18 flashcards sur Principes fondamentaux de l'énergie mécanique.

Énergie — définition ?

Capacité à effectuer un travail.

Travail d’une force — rôle ?

Échange d’énergie entre force et système.

Énergie motrice — rôle ?

Force qui augmente l’énergie du système.

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