Flashcards : Travail énergie puissance et gravitation (88 cartes)

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1Question

Comment définit-on la quantité de mouvement d’un objet de masse mm et de vitesse v⃗\vec v ?

Réponse

p⃗=mv⃗\vec p=m\vec v, en kg·m/s.

2Question

Que devient la quantité de mouvement totale d’un système isolé ?

Réponse

Elle est conservée.

3Question

Quelle relation exprime la troisième loi de Newton entre deux forces d’interaction ?

Réponse

F⃗1→2=−F⃗2→1\vec F_{1\to2}=-\vec F_{2\to1}.

4Question

Comment la deuxième loi de Newton relie-t-elle la force résultante à la quantité de mouvement ?

Réponse

F⃗res=dp⃗dt\vec F_{res}=\frac{d\vec p}{dt}.

5Question

Quelle relation lie la fréquence à la période ?

Réponse

f=1Tf=\frac{1}{T}

6Question

En quelles unités s’exprime la fréquence ?

Réponse

En hertz, soit en s−1\mathrm{s}^{-1}.

7Question

Quelle formule relie la vitesse angulaire à la période et à la fréquence ?

Réponse

ω=2πT=2πf\omega=\frac{2\pi}{T}=2\pi f

8Question

Quelle relation relie la vitesse linéaire à la vitesse angulaire et au rayon ?

Réponse

v=ωrv=\omega r

9Question

Dans un mouvement circulaire uniforme, que devient la direction de la vitesse instantanée ?

Réponse

Elle change avec le temps.

10Question

Pourquoi un mouvement circulaire uniforme est-il accéléré ?

Réponse

Parce que la direction de la vitesse change avec le temps.

11Question

Dans quelle direction agit l’accélération centripète ?

Réponse

Vers le centre du cercle.

12Question

Qu’est-ce que la force centripète dans un mouvement circulaire uniforme ?

Réponse

La force résultante nécessaire au mouvement circulaire uniforme.

13Question

Quelle condition d’adhérence empêche un objet de glisser sur une pente ?

Réponse

tan⁡(α)≤μ0\tan(\alpha)\leq\mu_0

14Question

Dans un virage à plat avec frottement, quelle force fournit la force centripète ?

Réponse

Le frottement.

15Question

Quelle est la vitesse maximale dans un virage à plat avec frottement, sans force aérodynamique ?

Réponse

v≤μ0rgv\leq\sqrt{\mu_0rg}

16Question

Dans un virage en pente sans frottement, quelles forces produisent la force centripète ?

Réponse

La gravité et la force normale.

17Question

Quelle vitesse vérifie un objet dans un virage en pente sans frottement ?

Réponse

v=rgtan⁡(α)v=\sqrt{rg\tan(\alpha)}

18Question

Quel mouvement combine une roue adhérant au sol ?

Réponse

La translation et la rotation.

19Question

Qu’implique le contact au sol d’une roue qui adhère ?

Réponse

Une déformation.

20Question

Pour une roue adhérant au sol, quelles forces distingue-t-on du frottement statique ?

Réponse

Le frottement de roulement et la force aérodynamique.

21Question

Qu’ajoute-t-on dans un repère accéléré pour appliquer les lois de Newton ?

Réponse

Des forces d’inertie.

22Question

Comment s’appelle la force d’inertie supplémentaire exercée sur la boule dans un repère accéléré en rotation ?

Réponse

La force centrifuge.

23Question

Quelle expression définit la force de Coriolis pour une boule éjectée d’un disque en rotation ?

Réponse

F⃗i′=−2mω⃗×v⃗′.\vec F_i'=-2m\vec\omega\times\vec v'.

24Question

Dans quel sens l’effet de Coriolis dévie-t-il les vents dans l’hémisphère nord ?

Réponse

Vers la droite.

25Question

Dans quel sens l’effet de Coriolis dévie-t-il les vents dans l’hémisphère sud ?

Réponse

Vers la gauche.

26Question

Comment calcule-t-on le travail d’une force le long de la courbe C\mathcal C entre A et B ?

Réponse

WAB=∫CF⃗⋅dx⃗W_{AB}=\int_{\mathcal C}\vec F\cdot d\vec x

27Question

Qu’est-ce qui rend une force conservative entre deux positions ?

Réponse

Son travail ne dépend ni du chemin ni du temps de parcours.

28Question

À quoi correspond le travail de toutes les forces en mécanique ?

Réponse

À la variation d’énergie cinétique : W=ΔEcinW=\Delta E_{\mathrm{cin}}

29Question

À quoi correspond le travail d’une force conservative ?

Réponse

À l’opposé de la variation d’énergie potentielle : W=−ΔEpotW=-\Delta E_{\mathrm{pot}}

30Question

Quelle est la formule de l’énergie cinétique d’une masse mm animée d’une vitesse vv ?

Réponse

Ecin=12mv2E_{\mathrm{cin}}=\frac12mv^2

31Question

Quelle grandeur reste constante dans un système isolé ?

Réponse

L’énergie totale.

32Question

Quelle relation exprime la conservation de l’énergie mécanique sous forces conservatives ?

Réponse

ΔEcin+ΔEpot=0\Delta E_{\mathrm{cin}}+\Delta E_{\mathrm{pot}}=0

33Question

Comment relier le travail externe et la chaleur externe à la variation d’énergie totale ?

Réponse

Wext+Qext=ΔEtotW_{\mathrm{ext}}+Q_{\mathrm{ext}}=\Delta E_{\mathrm{tot}}

34Question

Comment calcule-t-on la puissance moyenne à partir du travail et de la durée ?

Réponse

Pˉ=ΔWΔt\bar P=\frac{\Delta W}{\Delta t}

35Question

Quelle expression donne la puissance d’une force constante ?

Réponse

P=F⃗⋅v⃗P=\vec F\cdot\vec v

36Question

Comment calcule-t-on le rendement à partir des puissances reçue et utile ?

Réponse

η=PoutPin\eta=\frac{P_{\mathrm{out}}}{P_{\mathrm{in}}}

37Question

Quelles sont les bornes du rendement η\eta ?

Réponse

0≤η≤10\leq\eta\leq1

38Question

Quelle formule donne la force gravitationnelle entre deux masses séparées par une distance ?

Réponse

FG=Gm1m2r2F_G=\frac{Gm_1m_2}{r^2}

39Question

Quelles orbites la première loi de Kepler autorise-t-elle ?

Réponse

Des ellipses, des paraboles ou des hyperboles.

40Question

Quelle formule approxime l’énergie potentielle gravitationnelle près de la surface terrestre ?

Réponse

Epot=mghE_{\mathrm{pot}}=mgh

41Question

Quelle est l’énergie potentielle gravitationnelle à distance rr d’une masse MM, avec une constante additive nulle ?

Réponse

Epot=−GMmrE_{\mathrm{pot}}=-\frac{GMm}{r}

42Question

Quelle formule donne l’énergie mécanique gravitationnelle d’un objet ?

Réponse

Emeˊc=12mv2−GMmrE_{\mathrm{méc}}=\frac12mv^2-\frac{GMm}{r}

43Question

Comment calcule-t-on la quantité de mouvement totale d’un système ?

Réponse

p⃗tot=∑ip⃗i=∑imiv⃗i\vec p_{tot}=\sum_i\vec p_i=\sum_i m_i\vec v_i.

44Question

Comment calcule-t-on la force résultante à partir des forces appliquées ?

Réponse

F⃗res=∑iF⃗i\vec F_{res}=\sum_i\vec F_i.

45Question

Que devient la vitesse selon la première loi de Newton si la force résultante est nulle ?

Réponse

Elle reste constante.

46Question

Quelle expression de la deuxième loi de Newton faut-il prendre en compte pour les fusées ?

Réponse

F⃗res=dmdtv⃗+mdv⃗dt\vec F_{res}=\frac{dm}{dt}\vec v+m\frac{d\vec v}{dt}.

47Question

Que mesure la période d’un mouvement cyclique ?

Réponse

La durée d’un cycle.

48Question

En quelle unité s’exprime la période ?

Réponse

En secondes.

49Question

Quelle formule donne la vitesse orbitale pour un rayon rr et une période TT ?

Réponse

v=2πrTv=\frac{2\pi r}{T}

50Question

Quelle formule donne la vitesse angulaire instantanée ?

Réponse

ω=dφdt\omega=\frac{d\varphi}{dt}

51Question

En quelle unité s’exprime la vitesse angulaire ?

Réponse

En s−1\mathrm{s}^{-1}.

52Question

Quelle formule donne l’accélération angulaire instantanée ?

Réponse

α=dωdt\alpha=\frac{d\omega}{dt}

53Question

Quelles grandeurs restent constantes dans un mouvement circulaire uniforme ?

Réponse

La période et la fréquence.

54Question

Quelles forces peuvent fournir la force centripète ?

Réponse

La traction d’une corde, le frottement ou la gravité.

55Question

Quelle est la vitesse maximale dans un virage en pente avec frottement ?

Réponse

vmax=(μ0+tan⁡(α))gr1−μ0tan⁡(α)v_{max}=\sqrt{\frac{(\mu_0+\tan(\alpha))gr}{1-\mu_0\tan(\alpha)}}

56Question

Pour un pied en contact avec le sol, quelles forces distingue-t-on du frottement statique ?

Réponse

Le frottement cinétique et la force aérodynamique.

57Question

Pour un pied au sol, de quelles forces la force du sol sur la masse est-elle la somme ?

Réponse

De la force normale et de la force de frottement.

58Question

Pour un pied au sol en accélération ou décélération, à quoi la norme de la force résultante est-elle égale ?

Réponse

À la norme de la force de frottement.

59Question

À vitesse constante, quelle relation peut équilibrer le frottement d’un pied au sol ?

Réponse

F⃗ext=−F⃗f\vec F_{ext}=-\vec F_f

60Question

Pour une roue à vitesses linéaire et angulaire constantes, à quoi les accélérations et résultantes sont-elles approximativement égales ?

Réponse

À zéro.

61Question

Comment justifie-t-on l’origine des forces d’inertie par rapport aux forces motrices ou de frottement ?

Réponse

Elle ne se justifie pas de la même manière.

62Question

De quoi dépend la force d’inertie nécessaire ?

Réponse

De la masse.

63Question

À accélérations égales, quel objet nécessite la plus grande force d’inertie ?

Réponse

L’objet de masse supérieure.

64Question

Quelle chaîne causale résume l’application météorologique ?

Réponse

Une différence de pression entraîne une force, puis une accélération et une variation de vitesse.

65Question

Que provoque la montée de l’air chaud à l’équateur ?

Réponse

Une basse pression et un vent dominant vers l’ouest.

66Question

Quel vent dominant accompagne la basse pression équatoriale ?

Réponse

Un vent vers l’ouest.

67Question

Quel mouvement de l’air caractérise la zone tempérée ?

Réponse

L’air froid y descend.

68Question

Quelles pression et direction du vent accompagnent la descente d’air froid en zone tempérée ?

Réponse

Une haute pression et un vent dominant vers l’est.

69Question

Quelle formule donne le travail d’une force constante lors d’un déplacement rectiligne ?

Réponse

WAB=F⃗⋅x⃗AB=FxABcos⁡(α)W_{AB}=\vec F\cdot\vec x_{AB}=Fx_{AB}\cos(\alpha)

70Question

Quelle est l’unité du travail et de l’énergie ?

Réponse

Le joule.

71Question

Comment la mécanique définit-elle l’énergie ?

Réponse

La capacité de fournir du travail.

72Question

Comment calculer la variation d’énergie cinétique sous forces conservatives et non conservatives ?

Réponse

ΔEcin=Wc+Wnc\Delta E_{\mathrm{cin}}=W_c+W_{nc}

73Question

Quelle expression inclut translation et rotation dans l’énergie cinétique totale ?

Réponse

Ecin=12mv2+12Θω2E_{\mathrm{cin}}=\frac12mv^2+\frac12\Theta\omega^2

74Question

Quelles contributions l’énergie interne comprend-elle ?

Réponse

L’énergie de liaison et l’énergie liée à la température.

75Question

Comment relier le travail du frottement à la variation d’énergie interne ?

Réponse

W(Ff)=−ΔUW_{(F_f)}=-\Delta U

76Question

À quoi correspond la puissance instantanée en fonction du travail ?

Réponse

P=dWdtP=\frac{dW}{dt}

77Question

Quelle est l’unité de puissance et quelle équivalence la définit ?

Réponse

Le watt, avec 1 W=1 J/s1\,\mathrm W=1\,\mathrm{J/s}.

78Question

Quelle est la valeur de la constante gravitationnelle GG ?

Réponse

6,67⋅10−11 N m2/kg26{,}67\cdot10^{-11}\,\mathrm{N\,m^2/kg^2}

79Question

Quelle est la valeur approximative de la pesanteur à la surface terrestre ?

Réponse

9,81 m/s29{,}81\,\mathrm{m/s^2}

80Question

Quelle formule donne la période d’un satellite à l’altitude hh ?

Réponse

T=4π2(rT+h)3GMTT=\sqrt{\frac{4\pi^2(r_T+h)^3}{GM_T}}

81Question

Quelle est la période d’un satellite géostationnaire ?

Réponse

24 h.

82Question

Quelle est la forme des orbites des étoiles dans un système binaire ?

Réponse

Des ellipses.

83Question

Quelle relation lie les masses et distances des étoiles au centre de gravité ?

Réponse

m1r1=m2r2m_1r_1=m_2r_2

84Question

Quand un objet gravitationnel est-il libre ?

Réponse

Lorsque son énergie mécanique est positive ou nulle.

85Question

Quand un objet gravitationnel est-il lié ?

Réponse

Lorsque son énergie mécanique est négative.

86Question

Quelle formule donne la vitesse de libération à la distance rr ?

Réponse

vl=2GMrv_l=\sqrt{\frac{2GM}{r}}

87Question

Quelle est l’énergie mécanique sur une orbite circulaire de rayon rr ?

Réponse

Emeˊc=−GMm2r<0E_{\mathrm{méc}}=-\frac{GMm}{2r}<0

88Question

Quelle trajectoire correspond à une vitesse égale à v2v_2 ?

Réponse

Une trajectoire parabolique.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 35 questions sur Travail énergie puissance et gravitation.

1. Un objet de masse 3 kg3\,\text{kg} se déplace à 4 m/s4\,\text{m/s} vers l’est. Quelle est sa quantité de mouvement ?

2. Deux patineurs se poussent sur une surface sans frottement et forment un système isolé. Que devient la quantité de mouvement totale du système après la poussée ?

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