QCM : Travail et puissance mécanique (10 questions)

Question 1

1. Une force constante agit pendant un déplacement rectiligne de longueur $AB$ , avec un angle $\alpha$ entre la force et le déplacement. Quelle expression donne le travail de cette force ?

W_{A\to B}(\vec F)=F\,AB\cos\alpha

W_{A\to B}(\vec F)=F\cos\alpha

W_{A\to B}(\vec F)=F\,AB

W_{A\to B}(\vec F)=F\,AB\sin\alpha

Explication

Le travail est le produit scalaire de la force par le vecteur déplacement, ce qui donne $F\,AB\cos\alpha$ . L’expression avec le sinus ne représente pas ce produit scalaire.

Answer

$$W_{A\to B}(\vec F)=F\,AB\cos\alpha$$

Question 2

2. Quelle unité exprime le travail dans le Système international ?

Le newton, de symbole N

Le pascal, de symbole Pa

Le watt, de symbole W

Le joule, de symbole J

Explication

L’unité du travail dans le Système international est le joule, noté J. Le watt mesure une puissance, tandis que le newton mesure une force.

Answer

Le joule, de symbole J

Question 3

3. Une force fait un angle aigu avec le déplacement d’un objet. Comment caractériser le travail de cette force ?

Il est négatif et résistant.

Il est positif et moteur.

Il est négatif et moteur.

Il est nul et sans effet.

Explication

Pour un angle aigu, le cosinus est positif, donc le travail est positif et moteur. Un travail résistant correspond plutôt à un angle obtus, pour lequel le cosinus est négatif.

Answer

Il est positif et moteur.

Question 4

4. Lorsqu’une force fait un angle obtus avec le déplacement, quelle est la nature de son travail ?

Il est positif et résistant.

Il est nul et résistant.

Il est positif et moteur.

Il est négatif et résistant.

Explication

Pour un angle obtus, le cosinus est négatif : le travail est donc négatif et résistant. Un angle aigu conduirait au contraire à un travail positif et moteur.

Answer

Il est négatif et résistant.

Question 5

5. Que signifie le fait que le poids soit une force conservative ?

Son travail dépend de la longueur totale du trajet parcouru.

Son travail est nul lorsque le corps revient à son altitude initiale.

Son travail dépend des positions initiale et finale, et non du chemin suivi.

Son intensité varie selon la forme de la trajectoire suivie.

Explication

Une force conservative se caractérise par un travail déterminé par les positions initiale et finale. Le travail ne dépend donc pas de la longueur ou de la forme du chemin suivi.

Answer

Son travail dépend des positions initiale et finale, et non du chemin suivi.

Question 6

6. Pour calculer le travail total d’une force sur une trajectoire quelconque découpée en plusieurs déplacements élémentaires, quelle opération faut-il effectuer ?

Multiplier les travaux élémentaires par la longueur totale de la trajectoire

Additionner les travaux élémentaires calculés sur chaque déplacement

Ne retenir que le travail élémentaire du déplacement final

Calculer le produit scalaire de la force avec chaque position atteinte

Explication

Le travail total s’obtient en additionnant les travaux élémentaires associés aux différents déplacements de la trajectoire. Le produit scalaire avec le déplacement global donne le travail d’une force constante, mais ne remplace pas la somme des travaux élémentaires dans la méthode générale décrite ici.

Answer

Additionner les travaux élémentaires calculés sur chaque déplacement

Question 7

7. Sur un plan incliné, quel est le rôle de la réaction normale dans le calcul du travail des forces ?

Elle fournit un travail moteur, car elle accompagne le déplacement.

Elle compense le travail du poids, car elle est opposée au mouvement.

Elle compense le frottement, car elle est parallèle à la pente.

Elle ne contribue pas au travail, car elle est perpendiculaire au déplacement.

Explication

La réaction normale est perpendiculaire au déplacement le long du plan incliné, donc son travail est nul. Le frottement, contrairement à la réaction normale, agit dans le sens opposé au déplacement et fournit un travail négatif.

Answer

Elle ne contribue pas au travail, car elle est perpendiculaire au déplacement.

Question 8

8. Quelle différence distingue le calcul du travail d’une force variable de celui du travail d’une force constante ?

Le travail d’une force variable dépend des positions initiale et finale, tandis que celui d’une force constante dépend de tous les points de la trajectoire.

Le travail d’une force variable s’obtient par une intégrale le long du déplacement, tandis que celui d’une force constante se calcule par un produit scalaire avec le déplacement total.

Le travail d’une force variable est toujours nul sur un trajet fermé, tandis que celui d’une force constante est égal à la force multipliée par le temps.

Le travail d’une force variable se calcule en additionnant des forces, tandis que celui d’une force constante s’obtient par une intégrale temporelle.

Explication

Une force variable peut changer au cours du déplacement, et son travail s’évalue alors par l’intégrale de son produit scalaire avec l’élément de déplacement. Pour une force constante, le travail se ramène au produit scalaire de la force avec le déplacement total.

Answer

Le travail d’une force variable s’obtient par une intégrale le long du déplacement, tandis que celui d’une force constante se calcule par un produit scalaire avec le déplacement total.

Question 9

9. À intensité et déplacement fixés, quel effet une augmentation de l’angle entre une force constante et le déplacement a-t-elle sur le travail de cette force ?

Elle réduit le travail, car le cosinus de l’angle diminue.

Elle laisse le travail inchangé, car l’angle n’intervient pas.

Elle rend le travail nul dès que l’angle augmente.

Elle augmente le travail, car le cosinus de l’angle diminue.

Explication

Le travail vaut le produit de l’intensité de la force, de la longueur du déplacement et du cosinus de l’angle ; à intensité et déplacement constants, la baisse du cosinus réduit le travail. L’angle intervient donc dans la valeur du travail, contrairement à l’affirmation selon laquelle il n’aurait aucun effet.

Answer

Elle réduit le travail, car le cosinus de l’angle diminue.

Question 10

10. Pour déterminer en pratique le travail d’une force constante faisant un angle aigu avec le déplacement, quel signe faut-il attribuer au résultat ?

Un signe variable, déterminé par la longueur du déplacement

Un signe nul, car la force n’est pas parallèle au déplacement

Un signe positif, car le cosinus de l’angle est positif

Un signe négatif, car la force s’oppose au déplacement

Explication

Un angle aigu a un cosinus positif, donc le travail est positif et moteur. Un travail nul correspond plutôt à une force perpendiculaire au déplacement.

Answer

Un signe positif, car le cosinus de l’angle est positif

QCM : Travail et puissance mécanique (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une force constante agit pendant un déplacement rectiligne de longueur $AB$ , avec un angle $\alpha$ entre la force et le déplacement. Quelle expression donne le travail de cette force ?

2. Quelle unité exprime le travail dans le Système international ?

3. Une force fait un angle aigu avec le déplacement d’un objet. Comment caractériser le travail de cette force ?

4. Lorsqu’une force fait un angle obtus avec le déplacement, quelle est la nature de son travail ?

5. Que signifie le fait que le poids soit une force conservative ?

6. Pour calculer le travail total d’une force sur une trajectoire quelconque découpée en plusieurs déplacements élémentaires, quelle opération faut-il effectuer ?

7. Sur un plan incliné, quel est le rôle de la réaction normale dans le calcul du travail des forces ?

8. Quelle différence distingue le calcul du travail d’une force variable de celui du travail d’une force constante ?

9. À intensité et déplacement fixés, quel effet une augmentation de l’angle entre une force constante et le déplacement a-t-elle sur le travail de cette force ?

10. Pour déterminer en pratique le travail d’une force constante faisant un angle aigu avec le déplacement, quel signe faut-il attribuer au résultat ?

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QCM : Travail et puissance mécanique (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une force constante agit pendant un déplacement rectiligne de longueur ABABAB, avec un angle α\alphaα entre la force et le déplacement. Quelle expression donne le travail de cette force ?

2. Quelle unité exprime le travail dans le Système international ?

3. Une force fait un angle aigu avec le déplacement d’un objet. Comment caractériser le travail de cette force ?

4. Lorsqu’une force fait un angle obtus avec le déplacement, quelle est la nature de son travail ?

5. Que signifie le fait que le poids soit une force conservative ?

6. Pour calculer le travail total d’une force sur une trajectoire quelconque découpée en plusieurs déplacements élémentaires, quelle opération faut-il effectuer ?

7. Sur un plan incliné, quel est le rôle de la réaction normale dans le calcul du travail des forces ?

8. Quelle différence distingue le calcul du travail d’une force variable de celui du travail d’une force constante ?

9. À intensité et déplacement fixés, quel effet une augmentation de l’angle entre une force constante et le déplacement a-t-elle sur le travail de cette force ?

10. Pour déterminer en pratique le travail d’une force constante faisant un angle aigu avec le déplacement, quel signe faut-il attribuer au résultat ?

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1. Une force constante agit pendant un déplacement rectiligne de longueur $AB$ , avec un angle $\alpha$ entre la force et le déplacement. Quelle expression donne le travail de cette force ?