QCM : Travail et puissance d’une force (14 questions)

Question 1

1. Une force exercée sur un chariot conserve la même direction, le même sens et la même intensité pendant son déplacement. Comment cette force est-elle qualifiée ?

Une force de direction constante

Une force constante

Une force d’intensité constante

Une force de sens constant

Explication

Une force est constante si sa direction, son sens et son intensité restent inchangés au cours du temps. Les autres réponses ne retiennent qu’une seule de ces propriétés.

Answer

Une force constante

Question 2

2. Une personne pousse un objet sans le déplacer ni le déformer. Dans cette situation, la force appliquée effectue-t-elle un travail au sens mécanique ?

Oui, car une force est exercée sur l’objet

Non, car l’objet n’est ni déplacé ni déformé

Oui, car la personne fournit un effort

Non, car la personne ne se déplace pas

Explication

Une force effectue un travail lorsqu’elle déplace ou déforme le corps sur lequel elle s’applique ; ici, aucune de ces deux conséquences n’a lieu. « Une force est exercée » confond l’application d’une force avec la réalisation d’un travail, et l’effort de la personne ne suffit pas à établir un travail sur l’objet.

Answer

Non, car l’objet n’est ni déplacé ni déformé

Question 3

3. Une force constante de $12\,\text{N}$ agit sur un point qui se déplace en ligne droite de $5\,\text{m}$ ; l’angle entre la force et le déplacement vaut $60^\circ$ . Quel travail la force effectue-t-elle ?

2{,}4\,\text{J}

30\,\text{J}

52\,\text{J}

60\,\text{J}

Explication

Le travail vaut $F\cdot AB\cdot\cos\theta=12\times5\times\cos60^\circ=30\,\text{J}$ . $60\,\text{J}$ omet le cosinus, $52\,\text{J}$ emploie le sinus, et $2{,}4\,\text{J}$ résulte d’une division inadéquate.

Answer

$$30\,\text{J}$$

Question 4

4. Une force forme un angle de $35^\circ$ avec le déplacement d’un objet. Quel est le signe et le type du travail de cette force ?

Positif et moteur

Négatif et moteur

Négatif et résistant

Nul et perpendiculaire

Explication

Pour un angle compris entre $0^\circ$ et $90^\circ$ , le cosinus est positif : le travail est positif et moteur. « Négatif et résistant » correspond à un angle supérieur à $90^\circ$ , tandis qu’un travail nul correspond à une force perpendiculaire au déplacement.

Answer

Positif et moteur

Question 5

5. Une force appliquée à un chariot forme un angle de $140^\circ$ avec son déplacement rectiligne. Comment caractériser le travail de cette force ?

Positif et moteur

Nul et perpendiculaire

Négatif et résistant

Positif et résistant

Explication

Entre $90^\circ$ et $180^\circ$ , le cosinus est négatif ; le travail est donc négatif et résistant. « Positif et moteur » applique le cas des angles aigus, et un travail nul correspond à $90^\circ$ , pas à $140^\circ$ .

Answer

Négatif et résistant

Question 6

6. Dans un champ de pesanteur uniforme, un objet de masse $2\,\text{kg}$ passe de l’altitude $12\,\text{m}$ à l’altitude $5\,\text{m}$ . En prenant $g=10\,\text{N}\,\text{kg}^{-1}$ , quel est le travail de son poids ?

70\,\text{J}

140\,\text{J}

-140\,\text{J}

340\,\text{J}

Explication

Le travail vaut $mg(Z_A-Z_B)=2\times10\times(12-5)=140\,\text{J}$ . Le signe négatif inverse la différence d’altitude, la somme donne $340\,\text{J}$ et l’oubli de la masse donne $70\,\text{J}$ .

Answer

$$140\,\text{J}$$

Question 7

7. Un colis de masse $3\,\text{kg}$ est élevé de $4\,\text{m}$ . Avec $g=10\,\text{N}\,\text{kg}^{-1}$ , quelle est la valeur et la nature du travail du poids ?

-120\,\text{J}

, travail résistant

120\,\text{J}

, travail moteur

-120\,\text{J}

, travail moteur

120\,\text{J}

, travail résistant

Explication

Lors d’une montée de hauteur $h$ , le travail du poids est $-mgh=-3\times10\times4=-120\,\text{J}$ et il est résistant. Un travail positif moteur correspond à une descente, tandis que la valeur positive avec la nature résistante associe mal signe et nature.

Answer

$$-120\,\text{J}$$, travail résistant

Question 8

8. Une bille descend entre deux mêmes altitudes de départ et d’arrivée, d’abord par une pente rectiligne, puis par un trajet sinueux. Comment les travaux de son poids se comparent-ils ?

Le travail du trajet sinueux est plus grand, car il est plus long.

Le travail est nul sur le trajet sinueux, car il comporte des détours.

Le travail du trajet rectiligne est plus grand, car la pente est directe.

Ils sont égaux, car seule la différence d’altitude compte.

Explication

Le travail du poids est indépendant du chemin suivi et dépend uniquement de la différence d’altitude du centre d’inertie. La longueur du trajet et les détours ne modifient pas ce travail; les frottements relèvent d’une autre force.

Answer

Ils sont égaux, car seule la différence d’altitude compte.

Question 9

9. Quelle grandeur permet de définir la puissance moyenne développée par une force pendant une action ?

Le quotient du travail effectué par la durée nécessaire.

Le produit de la force exercée par la durée nécessaire.

Le quotient de la durée nécessaire par le travail effectué.

Le produit du travail effectué par la vitesse instantanée.

Explication

La puissance moyenne mesure le travail effectué par unité de durée. Le produit force-durée, l’inversion du quotient et l’emploi de la vitesse instantanée ne correspondent pas à cette définition.

Answer

Le quotient du travail effectué par la durée nécessaire.

Question 10

10. Une force effectue un travail de $900\,\text{J}$ en $15\,\text{s}$ . Quelle est sa puissance moyenne durant cet intervalle ?

0{,}0167\,\text{W}

60\,\text{W}

900\,\text{W}

13\,500\,\text{W}

Explication

La puissance moyenne est $W/\Delta t=900/15=60\,\text{W}$ . L’inversion donne environ $0{,}0167\,\text{W}$ , la multiplication donne $13\,500\,\text{W}$ et reprendre la valeur du travail ignore la durée.

Answer

$$60\,\text{W}$$

Question 11

11. À un instant donné, quelle relation définit la puissance instantanée d’une force constante agissant sur un solide ?

Le produit vectoriel de la force par la vitesse instantanée.

Le produit scalaire de la force par le déplacement total.

Le quotient de la force par la durée écoulée.

Le produit scalaire de la force par la vitesse instantanée.

Explication

La puissance instantanée d’une force constante est le produit scalaire de la force par le vecteur vitesse instantanée. Le déplacement concerne le calcul du travail, le produit vectoriel n’est pas la définition donnée et la durée ne remplace pas la vitesse.

Answer

Le produit scalaire de la force par la vitesse instantanée.

Question 12

12. Une force de $40\,\text{N}$ agit sur un solide se déplaçant à $3\,\text{m}\,\text{s}^{-1}$ ; l’angle entre la force et la vitesse est de $60^\circ$ . Quelle est la puissance instantanée de cette force ?

-60\,\text{W}

120\,\text{W}

60\,\text{W}

103{,}9\,\text{W}

Explication

On applique $\mathcal{P}=Fv\cos\alpha$ : $40\times3\times\cos60^\circ=60\,\text{W}$ . Omettre le cosinus donne $120\,\text{W}$ , employer le sinus donne environ $103{,}9\,\text{W}$ et le signe négatif ne convient pas à cet angle.

Answer

$$60\,\text{W}$$

Question 13

13. Pour déterminer la puissance du moteur d’une automobile qui monte une côte, quelle démarche faut-il suivre ?

Déterminer la force motrice, calculer la puissance, puis identifier les forces et les travaux

Identifier les forces, calculer la puissance, puis déterminer la force motrice et les travaux

Identifier les forces, déterminer la force motrice, calculer les travaux, puis la puissance motrice

Calculer les travaux, déterminer la puissance, puis identifier les forces et la force motrice

Explication

La démarche consiste à identifier les forces exercées, à trouver la force motrice nécessaire, puis à calculer le travail de chacune et enfin la puissance motrice. Calculer directement la puissance confond les étapes, tandis qu’omettre les forces ou inverser leur ordre ne suit pas cette procédure.

Answer

Identifier les forces, déterminer la force motrice, calculer les travaux, puis la puissance motrice

Question 14

14. Une automobile de masse 1 500 kg monte une pente de 10 % à 90 km/h et subit une force de frottement de 800 N opposée à son mouvement. Quelle description correspond à la situation d’évaluation ?

1 500 kg, pente de 10 %, vitesse de 90 km/h et frottements de 800 N opposés au mouvement

1 500 kg, pente de 10 %, vitesse de 90 km/h et frottements de 800 N dans le sens du mouvement

1 500 kg, pente de 10°, vitesse de 90 km/h et frottements de 800 N opposés au mouvement

1 500 kg, pente de 10 %, vitesse de 30 m/s et frottements de 50 N opposés au mouvement

Explication

La situation associe une masse de 1 500 kg, une pente de 10 %, une vitesse de 90 km/h et des frottements de 800 N dirigés à l’opposé du mouvement. Une pente exprimée en degrés change la donnée, des frottements dans le sens de la marche inversent leur direction, et 30 m ainsi que 50 N appartiennent à l’activité sur la valise.

Answer

1 500 kg, pente de 10 %, vitesse de 90 km/h et frottements de 800 N opposés au mouvement

QCM : Travail et puissance d’une force (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une force exercée sur un chariot conserve la même direction, le même sens et la même intensité pendant son déplacement. Comment cette force est-elle qualifiée ?

2. Une personne pousse un objet sans le déplacer ni le déformer. Dans cette situation, la force appliquée effectue-t-elle un travail au sens mécanique ?

3. Une force constante de $12\,\text{N}$ agit sur un point qui se déplace en ligne droite de $5\,\text{m}$ ; l’angle entre la force et le déplacement vaut $60^\circ$ . Quel travail la force effectue-t-elle ?

4. Une force forme un angle de $35^\circ$ avec le déplacement d’un objet. Quel est le signe et le type du travail de cette force ?

5. Une force appliquée à un chariot forme un angle de $140^\circ$ avec son déplacement rectiligne. Comment caractériser le travail de cette force ?

6. Dans un champ de pesanteur uniforme, un objet de masse $2\,\text{kg}$ passe de l’altitude $12\,\text{m}$ à l’altitude $5\,\text{m}$ . En prenant $g=10\,\text{N}\,\text{kg}^{-1}$ , quel est le travail de son poids ?

7. Un colis de masse $3\,\text{kg}$ est élevé de $4\,\text{m}$ . Avec $g=10\,\text{N}\,\text{kg}^{-1}$ , quelle est la valeur et la nature du travail du poids ?

8. Une bille descend entre deux mêmes altitudes de départ et d’arrivée, d’abord par une pente rectiligne, puis par un trajet sinueux. Comment les travaux de son poids se comparent-ils ?

9. Quelle grandeur permet de définir la puissance moyenne développée par une force pendant une action ?

10. Une force effectue un travail de $900\,\text{J}$ en $15\,\text{s}$ . Quelle est sa puissance moyenne durant cet intervalle ?

11. À un instant donné, quelle relation définit la puissance instantanée d’une force constante agissant sur un solide ?

12. Une force de $40\,\text{N}$ agit sur un solide se déplaçant à $3\,\text{m}\,\text{s}^{-1}$ ; l’angle entre la force et la vitesse est de $60^\circ$ . Quelle est la puissance instantanée de cette force ?

13. Pour déterminer la puissance du moteur d’une automobile qui monte une côte, quelle démarche faut-il suivre ?

14. Une automobile de masse 1 500 kg monte une pente de 10 % à 90 km/h et subit une force de frottement de 800 N opposée à son mouvement. Quelle description correspond à la situation d’évaluation ?

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QCM : Travail et puissance d’une force (14 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une force exercée sur un chariot conserve la même direction, le même sens et la même intensité pendant son déplacement. Comment cette force est-elle qualifiée ?

2. Une personne pousse un objet sans le déplacer ni le déformer. Dans cette situation, la force appliquée effectue-t-elle un travail au sens mécanique ?

3. Une force constante de 12 N12\,\text{N}12N agit sur un point qui se déplace en ligne droite de 5 m5\,\text{m}5m ; l’angle entre la force et le déplacement vaut 60∘60^\circ60∘. Quel travail la force effectue-t-elle ?

4. Une force forme un angle de 35∘35^\circ35∘ avec le déplacement d’un objet. Quel est le signe et le type du travail de cette force ?

5. Une force appliquée à un chariot forme un angle de 140∘140^\circ140∘ avec son déplacement rectiligne. Comment caractériser le travail de cette force ?

6. Dans un champ de pesanteur uniforme, un objet de masse 2 kg2\,\text{kg}2kg passe de l’altitude 12 m12\,\text{m}12m à l’altitude 5 m5\,\text{m}5m. En prenant g=10 N kg−1g=10\,\text{N}\,\text{kg}^{-1}g=10Nkg−1, quel est le travail de son poids ?

7. Un colis de masse 3 kg3\,\text{kg}3kg est élevé de 4 m4\,\text{m}4m. Avec g=10 N kg−1g=10\,\text{N}\,\text{kg}^{-1}g=10Nkg−1, quelle est la valeur et la nature du travail du poids ?

8. Une bille descend entre deux mêmes altitudes de départ et d’arrivée, d’abord par une pente rectiligne, puis par un trajet sinueux. Comment les travaux de son poids se comparent-ils ?

9. Quelle grandeur permet de définir la puissance moyenne développée par une force pendant une action ?

10. Une force effectue un travail de 900 J900\,\text{J}900J en 15 s15\,\text{s}15s. Quelle est sa puissance moyenne durant cet intervalle ?

11. À un instant donné, quelle relation définit la puissance instantanée d’une force constante agissant sur un solide ?

12. Une force de 40 N40\,\text{N}40N agit sur un solide se déplaçant à 3 m s−13\,\text{m}\,\text{s}^{-1}3ms−1; l’angle entre la force et la vitesse est de 60∘60^\circ60∘. Quelle est la puissance instantanée de cette force ?

13. Pour déterminer la puissance du moteur d’une automobile qui monte une côte, quelle démarche faut-il suivre ?

14. Une automobile de masse 1 500 kg monte une pente de 10 % à 90 km/h et subit une force de frottement de 800 N opposée à son mouvement. Quelle description correspond à la situation d’évaluation ?

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3. Une force constante de $12\,\text{N}$ agit sur un point qui se déplace en ligne droite de $5\,\text{m}$ ; l’angle entre la force et le déplacement vaut $60^\circ$ . Quel travail la force effectue-t-elle ?

4. Une force forme un angle de $35^\circ$ avec le déplacement d’un objet. Quel est le signe et le type du travail de cette force ?

5. Une force appliquée à un chariot forme un angle de $140^\circ$ avec son déplacement rectiligne. Comment caractériser le travail de cette force ?

6. Dans un champ de pesanteur uniforme, un objet de masse $2\,\text{kg}$ passe de l’altitude $12\,\text{m}$ à l’altitude $5\,\text{m}$ . En prenant $g=10\,\text{N}\,\text{kg}^{-1}$ , quel est le travail de son poids ?

7. Un colis de masse $3\,\text{kg}$ est élevé de $4\,\text{m}$ . Avec $g=10\,\text{N}\,\text{kg}^{-1}$ , quelle est la valeur et la nature du travail du poids ?

10. Une force effectue un travail de $900\,\text{J}$ en $15\,\text{s}$ . Quelle est sa puissance moyenne durant cet intervalle ?

12. Une force de $40\,\text{N}$ agit sur un solide se déplaçant à $3\,\text{m}\,\text{s}^{-1}$ ; l’angle entre la force et la vitesse est de $60^\circ$ . Quelle est la puissance instantanée de cette force ?