@vdb: la Physique en Classe Prépa

@vdb / La physique interactive / Simulations java, exercices interactifs et QCM...

L'ensemble des documents que je propose sur ce site sont placés sous la protection de la licence Creative Commons.

La Mécanique de Newton en 15 questions

Voici quelques questions relatives aux grands principes de la mécanique newtonienne. À vous de faire le meilleur score possible et d'évaluer vos compétences en mécanique. Il n'est pas impossible que vous soyez amené à vous munir d'un crayon et de prendre le temps de quelques minutes de réflexion.

Pour chaque question il peut y avoir plusieurs réponses possibles. Chaque bonne réponse vaut 1 point, une mauvaise case cochée ne vous coûtera aucune pénalité !

C'est parti ! À vous de jouer ! Lorsque vous aurez terminé le questionnaire, vous aurez la possibilité de découvrir la note moyenne des participants précédents !

Gustave laisse tomber des petits cailloux depuis le premier étage de la Tour Eiffel. Des touristes montent en ascenseur à vitesse constante et observent la chute des petits cailloux. Sélectionnez les grandeurs physiques qui ont le même valeur pour Gustave et les touristes.

(a)la vitesse d'un caillou à un instant donné.
(b)l'accélération d'un caillou à un instant donné.
(c)le poids d'un caillou.
(d)la distance totale parcourue par un caillou.
(e)la variation globale d'énergie cinétique d'un caillou.
(f)la variation globale d'énergie potentielle d'un caillou.

Gustave laisse tomber des petits cailloux depuis le premier étage de la Tour Eiffel. Des touristes montent en ascenseur avec une accélération uniforme et observent la chute des petits cailloux. Sélectionnez les grandeurs physiques qui ont le même valeur pour Gustave et les touristes.

(a)la vitesse d'un caillou à un instant donné.
(b)l'accélération d'un caillou à un instant donné.
(c)le poids d'un caillou.
(d)la distance totale parcourue par un caillou.
(e)la variation globale d'énergie cinétique d'un caillou.
(f)la variation globale d'énergie potentielle d'un caillou.

Gaston descend le long d'une corde lisse. Il freine avec ses pieds qui frottent sur la corde, de façon que sa vitesse soit constante. La tension de la corde est-elle:

(a)inférieure au poids de Gaston?
(b)égale au poids de Gaston?
(c)supérieure au poids de Gaston?

Qu'est devenue l'énergie potentielle initiale de Gaston? Sélectionnez les affirmations exactes.

(a)elle s'est convertie en énergie cinétique.
(b)elle n'a pas varié.
(c)elle s'est dissipée sous forme de chaleur.

Une voile tracte un kite-surfeur à vitesse constante. La force exercée par la voile sur le surfeur est-elle égale :

(a)à la force exercée par le surfeur sur la voile ?
(b)à la force exercée par l'eau sur la planche de surf ?

Une voile tracte un kite-surfeur animé d'un mouvement uniformément accéléré. La force exercée par la voile sur le surfeur est-elle égale :

(a)à la force exercée par le surfeur sur la voile ?
(b)à la force exercée par l'eau sur la planche de surf ?

Soient deux ressorts identiques horizontaux auxquels on accroche deux masses différentes. On déplace ensuite ces deux masses d'une même quantité par rapport à leurs positions d'équilibre, puis on les relâche et on les laisse osciller librement. Le mouvement des deux masses se fait sur un axe horizontal sans frottement. Sélectionnez les propositions exactes :

(a)les deux masses ont la même période d'oscillation
(b)les deux masses ont la même énergie mécanique
(c)les deux masses ont la même vitesse lorsqu'elle passent par leurs positions d'équilibre respectives
(d)les deux masses ont la même accélération aux deux points d'extension maximale.

Une jeune étudiante en sciences physiques, soucieuse de son poids, monte sur une balance à l'intérieur d'un ascenseur en mouvement uniformément accéléré vers le haut. La balance indique-t-elle une masse

(a)égale à la masse réelle de la jeune fille ?
(b)inférieure à la masse réelle de la jeune fille ?
(c)supérieure à la masse réelle de la jeune fille ?

On construit un pendule pesant en attachant une extrémité d'un fil inélastique de masse négligeable à un point fixe O. À l'autre extrémité du fil on attache une masse m. En dessous et à la verticale du point O, un plante un clou en O'. On lance le pendule à droite du clou avec une vitesse initiale nulle de telle sorte que le pendule oscille autour de O à droite du clou et autour de O' à gauche. Sélectionnez les propositions exactes.

(a)le moment cinétique de la masse m se conserve au cours de ce mouvement.
(b)l'énergie mécanique de la masse m est conservée.
(c)la masse m remonte plus haut à gauche du clou.
(d)la masse m met moins de temps pour atteindre le point d'élongation maximale à gauche du clou qu'à droite à partir du point le plus bas de sa trajectoire.

Une comète décrit une orbite elliptique autour de la Terre. On note P le point où la comète est au plus près de la Terre et M un point quelconque de la trajectoire de la comète, distinct de P. Sélectionnez les propositions exactes.

(a)le moment cinétique de la comète est le même en P et en M.
(b)l'énergie cinétique de la comète est la même en P et en M.
(c)la norme de la vitesse de la comète est supérieure en P à sa valeur en M.
(d)la norme de la force d'attraction que la Terre exerce sur la comète est supérieure en P à sa valeur en M.
(e)la trajectoire de la comète est inscrite dans un plan qui contient le centre de la Terre et le centre du Soleil.
(f)la trajectoire de la comète est inscrite dans un plan qui contient le centre de la Terre.

Une masse est suspendue à un ressort de raideur k. Comment est modifiée la période d'oscillation de la masse si elle est maintenant suspendue à deux ressorts identiques au premier et placés en parallèle ?

(a)elle est inchangée.
(b)elle est multipliée par 2^1/2.
(c)elle est divisée par 2^1/2.

Un automobiliste se rend compte que la voiture qui le précède roule nettement moins vite que lui. Alors que la distance entre les deux voitures est d et que leur différence de vitesse est (v₁-v₂), il décide de freiner. Le mouvement de sa voiture est alors uniforément décéléré et l'on note a la décélération (a est positive). Quelle est la valeur minimale de a permettant d'éviter la collision ?

(a)(v₁-v₂)²/(2d).
(b)(v₁-v₂)/(2d).
(c)2d/(v₁-v₂)².
(d)2d/(v₁-v₂).

À propos de la distance d'arrêt de la voiture rapide, sélectionnez les propositions exactes:

(a)elle augmente avec la masse de la voiture.
(b)elle est indépendante de la vitesse de la voiture.
(c)elle est d'autant plus importante que la force de freinage est grande.
(d)elle varie comme le carré de la vitesse de la voiture.

Un patineur en fin d'exhibition réalise une pirouette: il tourne sur place et ramène progressivement ses bras près de son tronc. Sélectionnez les grandeurs physiques qui restent constantes pendant la pirouette:

(a)sa résultante cinétique (ou quantité de mouvement totale).
(b)son moment cinétique.
(c)son énergie mécanique.
(d)sa vitesse angulaire.

Si l'on veut interpréter l'accélération angulaire du tronc du patineur en termes de forces, à quelle force doit-on en imputer la cause ?

(a)le poids.
(b)la réaction du sol.
(c)la force de Coriolis (qui apparaît dans le référentiel lié au patineur).

Un enfant sur une balançoire replie ses jambes régulièrement pour augmenter l'amplitude de ses oscillations. Sélectionnez les affirmations exactes:

(a)puisque la tension de la corde est radiale, le moment cinétique par rapport au point de suspension est conservé.
(b)puisque la composante horizontale du poids est nulle, la quantité de mouvement horizontale est conservée.
(c)son énergie mécanique augmente du fait du travail musculaire de l'enfant.

Assis dans un train roulant à une vitesse constante, un passager songeur admire le paysage qui défile. Puis il constate que les éléments proches du paysage défilent bien plus vite que les éléments les plus lointains. Se remémorant la loi de composition des vitesses, il conclut que tous les éléments du paysage devraient défiler à la même vitesse. Comment expliquer ce paradoxe ? Sélectionnez, parmi les propositions suivantes, celles qui sont exactes.

(a)le passager a raison, tous les éléments du paysage ont la même vitesse par rapport au train, qu'ils soient lointains ou rapprochés.
(b)le raisonnement du passager est biaisé car la loi de composition des vitesses n'est pas applicable dans cette situation.
(c)la vitesse apparente de défilement du paysage est en fait une vitesse angulaire.
(d)la vitesse apparente de défilement du paysage est l'opposé de la vitesse linéaire du train.
(e)la vitesse apparente de défilement du paysage varie proportionnellement à la distance d'observation.
(f)la vitesse apparente de défilement du paysage varie inversement proportionnellement à la distance d'observation.

Vous avez peut-être déjà réalisé l'expérience suivante: sur une table vous déposez une feuille de papier sur laquelle vous posez un stylo. En tirant d'un coup sec sur la feuille, vous constatez que le stylo n'a pas bougé par rapport à la table. Mais, dans le référentiel lié à la feuille, quelle est la force responsable de son déplacement par rapport à la feuille ?

(a)la force de frottement qui s'exerce sur le stylo.
(b)le poids du stylo.
(c)la force d'inertie d'entraînement.
(d)la force que la table exerce sur le stylo.

@vdb
Documents pédagogiques
La physique interactive: Simulations; Exercices interactifs
Le prof
Ressources
Contact