QCM : Saut de puce et saut humain (9 questions)

Question 1

1. Pour évaluer les forces exercées sur une puce, on estime sa poussée d’Archimède à $4{,}93\times10^{-8}\ \mathrm{N}$ et son poids à $9{,}81\times10^{-6}\ \mathrm{N}$ . Quelle conclusion peut-on tirer de ces valeurs ?

La poussée vaut environ 5 % du poids et modifie sensiblement le bilan des forces.

Le poids vaut environ 0,5 % de la poussée et peut être négligé devant elle.

La poussée et le poids sont du même ordre de grandeur et doivent être conservés.

La poussée vaut environ 0,5 % du poids et peut être négligée devant lui.

Explication

Le rapport entre la poussée et le poids est d’environ 0,005, soit 0,5 % : la poussée est donc négligeable devant le poids. Inverser le rapport ferait du poids la force négligeable ; les deux autres réponses surestiment la poussée.

Answer

La poussée vaut environ 0,5 % du poids et peut être négligée devant lui.

Question 2

2. Lors de la modélisation d’un saut de puce, on adopte le référentiel terrestre supposé galiléen et on écarte les frottements de l’air. Quelle modélisation des forces est alors retenue pour étudier le saut ?

La poussée d’Archimède est prise comme force dominante devant le poids.

Le référentiel terrestre est traité comme non galiléen, avec une force d’inertie.

Le poids est pris en compte, tandis que les frottements de l’air sont négligés.

Les frottements de l’air sont pris en compte, tandis que le poids est négligé.

Explication

Dans ce modèle, le référentiel terrestre est supposé galiléen et les frottements de l’air sont négligés ; le poids est la force retenue pour décrire le saut. Conserver les frottements contredit l’hypothèse, le caractère non galiléen ajoute une hypothèse absente, et la poussée n’est pas dominante.

Answer

Le poids est pris en compte, tandis que les frottements de l’air sont négligés.

Question 3

3. Une puce est en vol dans un repère où l’axe vertical est orienté vers le haut, et les frottements de l’air sont négligés. Quelles sont les composantes de son accélération ?

a_x=0

et

a_y=+g

a_x=-g

et

a_y=0

a_x=0

et

a_y=0

a_x=0

et

a_y=-g

Explication

Sans frottements, la pesanteur donne une accélération verticale dirigée vers le bas ; puisque l’axe vertical est orienté vers le haut, $a_y=-g$ et $a_x=0$ . L’accélération horizontale attribue mal la direction de la pesanteur, le signe positif inverse son sens, et une accélération nulle néglige la pesanteur.

Answer

$$a_x=0$$ et $$a_y=-g$$

Question 4

4. Pour un saut dont la vitesse initiale a une norme $v_0$ et fait un angle $\alpha$ avec l’horizontale, quelle équation décrit la trajectoire en fonction de l’abscisse $x$ , avec l’axe vertical orienté vers le haut ?

y(x)=-\frac{1}{2}g\frac{x^2}{v_0^2\cos^2\alpha}+x\sin\alpha

y(x)=x\tan\alpha

y(x)=-\frac{1}{2}g\frac{x^2}{v_0^2\cos^2\alpha}+x\tan\alpha

y(x)=\frac{1}{2}g\frac{x^2}{v_0^2\cos^2\alpha}+x\tan\alpha

Explication

La trajectoire est parabolique : son terme quadratique est négatif sous l’effet de la pesanteur, et son terme linéaire est $x\tan\alpha$ . L’équation linéaire omet la courbure, le signe positif inverse l’effet de la pesanteur et le sinus remplace à tort la tangente.

Answer

$$y(x)=-\frac{1}{2}g\frac{x^2}{v_0^2\cos^2\alpha}+x\tan\alpha$$

Question 5

5. Que désigne la portée d’un saut de puce ?

La distance au sol entre le point de départ et le point de retombée de la puce

La distance parcourue par la puce pendant la phase de poussée

La hauteur maximale atteinte par la puce au cours de son saut

La durée écoulée entre le départ de la puce et sa retombée au sol

Explication

La portée correspond à la distance horizontale au sol entre le point de départ et celui où la puce retombe. La hauteur maximale décrit l’altitude atteinte, et non la distance séparant les deux points au sol.

Answer

La distance au sol entre le point de départ et le point de retombée de la puce

Question 6

6. Quelle portée moyenne, exprimée en centimètres, sert de valeur de référence pour les sauts de puce ?

19,7 cm

16,9 cm

17,9 cm

18,9 cm

Explication

La portée moyenne de l’ensemble des sauts, retenue comme référence, est de 17,9 cm. La valeur de 18,9 cm est proche, mais ne correspond pas à la moyenne indiquée.

Answer

Elle est stockée puis libérée, ce qui permet une puissance supérieure à celle de la seule contraction musculaire.

Answer

Environ 0,5 % du poids

Answer

La composante horizontale reste constante, tandis que la composante verticale diminue sous l’effet de la pesanteur.

Question 7

7. Quel rôle joue l’énergie élastique dans le saut de la puce ?

Elle amortit la réception et réduit la puissance nécessaire à la propulsion.

Elle maintient une poussée constante pendant toute la phase de vol.

Elle remplace l’énergie cinétique et empêche l’accélération au décollage.

Elle est stockée puis libérée, ce qui permet une puissance supérieure à celle de la seule contraction musculaire.

Explication

L’énergie élastique accumulée puis libérée brusquement permet à la puce de développer davantage de puissance que par la seule contraction musculaire. L’énergie cinétique, contrairement à l’énergie élastique, caractérise le mouvement acquis et ne constitue pas le mécanisme de stockage décrit ici.

Question 8

8. Quelle fraction du poids de la puce représente approximativement la poussée d’Archimède exercée par l’air ?

Environ 50 % du poids

Environ 10 % du poids

Environ 5 % du poids

Environ 0,5 % du poids

Explication

La poussée d’Archimède vaut environ 0,5 % du poids de la puce et peut donc être considérée comme négligeable devant celui-ci. Une valeur de 5 % serait dix fois supérieure à la proportion indiquée.

Question 9

9. Comment les équations horaires de la vitesse de la puce distinguent-elles les composantes horizontale et verticale pendant son vol ?

La composante horizontale reste constante, tandis que la composante verticale diminue sous l’effet de la pesanteur.

Les deux composantes diminuent sous l’effet de la pesanteur, qui agit de la même façon dans chaque direction.

Les deux composantes restent constantes, car la vitesse initiale conserve sa direction pendant le vol.

La composante verticale reste constante, tandis que la composante horizontale diminue sous l’effet de la pesanteur.

Explication

En négligeant les frottements, la pesanteur agit verticalement : $v_x(t)=v_0\cos\alpha$ reste constant, alors que $v_y(t)=v_0\sin\alpha-gt$ varie avec le temps. L’idée que les deux composantes diminuent confond l’action verticale de la pesanteur avec une action dans toutes les directions.

QCM : Saut de puce et saut humain (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour évaluer les forces exercées sur une puce, on estime sa poussée d’Archimède à $4{,}93\times10^{-8}\ \mathrm{N}$ et son poids à $9{,}81\times10^{-6}\ \mathrm{N}$ . Quelle conclusion peut-on tirer de ces valeurs ?

2. Lors de la modélisation d’un saut de puce, on adopte le référentiel terrestre supposé galiléen et on écarte les frottements de l’air. Quelle modélisation des forces est alors retenue pour étudier le saut ?

3. Une puce est en vol dans un repère où l’axe vertical est orienté vers le haut, et les frottements de l’air sont négligés. Quelles sont les composantes de son accélération ?

4. Pour un saut dont la vitesse initiale a une norme $v_0$ et fait un angle $\alpha$ avec l’horizontale, quelle équation décrit la trajectoire en fonction de l’abscisse $x$ , avec l’axe vertical orienté vers le haut ?

5. Que désigne la portée d’un saut de puce ?

6. Quelle portée moyenne, exprimée en centimètres, sert de valeur de référence pour les sauts de puce ?

7. Quel rôle joue l’énergie élastique dans le saut de la puce ?

8. Quelle fraction du poids de la puce représente approximativement la poussée d’Archimède exercée par l’air ?

9. Comment les équations horaires de la vitesse de la puce distinguent-elles les composantes horizontale et verticale pendant son vol ?

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QCM : Saut de puce et saut humain (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour évaluer les forces exercées sur une puce, on estime sa poussée d’Archimède à 4,93×10−8 N4{,}93\times10^{-8}\ \mathrm{N}4,93×10−8 N et son poids à 9,81×10−6 N9{,}81\times10^{-6}\ \mathrm{N}9,81×10−6 N. Quelle conclusion peut-on tirer de ces valeurs ?

2. Lors de la modélisation d’un saut de puce, on adopte le référentiel terrestre supposé galiléen et on écarte les frottements de l’air. Quelle modélisation des forces est alors retenue pour étudier le saut ?

3. Une puce est en vol dans un repère où l’axe vertical est orienté vers le haut, et les frottements de l’air sont négligés. Quelles sont les composantes de son accélération ?

4. Pour un saut dont la vitesse initiale a une norme v0v_0v0​ et fait un angle α\alphaα avec l’horizontale, quelle équation décrit la trajectoire en fonction de l’abscisse xxx, avec l’axe vertical orienté vers le haut ?

5. Que désigne la portée d’un saut de puce ?

6. Quelle portée moyenne, exprimée en centimètres, sert de valeur de référence pour les sauts de puce ?

7. Quel rôle joue l’énergie élastique dans le saut de la puce ?

8. Quelle fraction du poids de la puce représente approximativement la poussée d’Archimède exercée par l’air ?

9. Comment les équations horaires de la vitesse de la puce distinguent-elles les composantes horizontale et verticale pendant son vol ?

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1. Pour évaluer les forces exercées sur une puce, on estime sa poussée d’Archimède à $4{,}93\times10^{-8}\ \mathrm{N}$ et son poids à $9{,}81\times10^{-6}\ \mathrm{N}$ . Quelle conclusion peut-on tirer de ces valeurs ?

4. Pour un saut dont la vitesse initiale a une norme $v_0$ et fait un angle $\alpha$ avec l’horizontale, quelle équation décrit la trajectoire en fonction de l’abscisse $x$ , avec l’axe vertical orienté vers le haut ?