Mécanique — Mouvements et référentiels

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Pour chaque phrase, coche la seule réponse juste.

1. 1.La trajectoire d’un point dépend…

   0.5 pt
   • du référentiel choisi
   • de la masse de l’objet
   • de l’heure de l’observation
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   du référentiel choisi

   La valve d’une roue décrit un cercle dans le référentiel du vélo et une courbe ondulée dans celui du sol : la trajectoire change avec le référentiel.

2. 2.Le principe d’inertie s’appelle aussi…

   0.5 pt
   • la règle des intervalles égaux
   • la première loi de Newton
   • la loi de la vitesse moyenne
   Voir la correction

   la première loi de Newton

   Le principe d’inertie est la première loi de Newton ; les deux autres propositions ne sont pas des lois du cours.

3. 3.D’après le principe d’inertie, un objet sur lequel les forces se compensent est…

   0.5 pt
   • forcément immobile
   • immobile ou en mouvement rectiligne uniforme
   • forcément en mouvement accéléré
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   immobile ou en mouvement rectiligne uniforme

   C’est l’énoncé du principe d’inertie : forces compensées, l’objet est immobile ou va tout droit à vitesse constante.

4. 4.Pour exprimer en km/h une vitesse donnée en m/s, on…

   0.5 pt
   • divise par 3,6
   • multiplie par 3,6
   • multiplie par 1 000
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   multiplie par 3,6

   Des m/s vers les km/h, on multiplie par 3,6 ; on divise pour faire le chemin inverse.

5. 5.Exprimées dans l’unité qui permet d’obtenir des km/h, 45 min valent…

   0.5 pt
   • 0,45 h
   • 0,75 h
   • 4,5 h
   Voir la correction

   0,75 h

   45 minutes, ce sont les trois quarts d’une heure de 60 minutes, soit 0,75 h et non 0,45 h.

6. 6.Lors d’un choc, un passager sans ceinture…

   0.5 pt
   • s’arrête en même temps que la voiture
   • est repoussé vers l’arrière
   • poursuit son mouvement à la vitesse qu’il avait
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   poursuit son mouvement à la vitesse qu’il avait

   Rien ne l’arrête : la voiture s’arrête, lui garde sa vitesse. La ceinture est la force qui lui manque.

7. 7.La distance d’arrêt d’une voiture est égale à…

   0.5 pt
   • la distance de freinage seule
   • la distance de réaction plus la distance de freinage
   • la distance de réaction moins la distance de freinage
   Voir la correction

   la distance de réaction plus la distance de freinage

   Pendant la réaction, la voiture roule encore à la même vitesse ; puis vient le freinage. Les deux distances s’ajoutent.

8. 8.Un piéton marche à une vitesse d’environ…

   0.5 pt
   • 0,5 km/h
   • 5 km/h
   • 50 km/h
   Voir la correction

   5 km/h

   C’est l’ordre de grandeur donné par le cours : un cycliste roule déjà autour de 20 km/h, et 50 km/h est une vitesse de voiture.

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Complète le texte avec les mots de la banque. Deux mots ne servent pas.

1. 1.Avant de décrire un mouvement, on choisit un  : le sol, un wagon, un vélo…

   0.5 pt
   Voir la correction

   référentiel

   Le référentiel est l’objet par rapport auquel on décrit le mouvement ; sans lui, la description ne veut rien dire.

2. 2.Quand un objet fixé au sol sert de repère, on parle de référentiel .

   0.5 pt
   Voir la correction

   terrestre

   Le référentiel terrestre est un objet fixé au sol ; c’est celui qu’on emploie presque toujours au collège.

3. 3.Un objet qui avance en ligne droite a un mouvement .

   0.5 pt
   Voir la correction

   rectiligne

   Une trajectoire droite est rectiligne ; circulaire désigne un cercle, curviligne les autres courbes.

4. 4.Le vecteur vitesse a pour direction celle de la au point considéré.

   0.5 pt
   Voir la correction

   trajectoire

   La flèche du vecteur vitesse est portée par la trajectoire, à l’endroit où se trouve l’objet.

5. 5.Il indique aussi le du déplacement.

   0.5 pt
   Voir la correction

   sens

   Deux voitures qui se croisent ont des vecteurs de même direction mais de sens opposés.

6. 6.La valeur de la vitesse est représentée par la de la flèche.

   0.5 pt
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   longueur

   Plus la flèche est longue, plus la valeur de la vitesse est grande.

7. 7.D’après le principe d’inertie, ce qui exige une cause, ce n’est pas le mouvement, c’est son .

   0.5 pt
   Voir la correction

   changement

   Un objet garde son mouvement tout seul ; il faut une force non compensée pour le modifier.

8. 8.Un palet lancé sur le sol ralentit à cause des .

   0.5 pt
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   frottements

   Le palet ne « perd » pas son élan : ce sont les frottements qui le freinent. Sur un coussin d’air, il garderait sa vitesse.

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Relie chaque mot à sa définition par un trait, puis recopie la lettre dans la case.

• ADistance parcourue pendant que le conducteur n’a pas encore commencé à freiner.
• BGrandeur obtenue en divisant la longueur d’un trajet par le temps qu’il a pris.
• CRepère choisi pour observer un déplacement : le sol, un train, un vélo…
• DImage qui montre sur une même photo les places successives d’un objet, saisies à des instants régulièrement espacés.
• EMouvement dont la valeur de la vitesse ne change pas.

1. 1.Référentiel

   0.5 pt
   Voir la correction

   C

   Le référentiel est ce par rapport à quoi on décrit le mouvement : le sol, un wagon, un vélo.

2. 2.Vitesse moyenne

   0.5 pt
   Voir la correction

   B

   La vitesse moyenne est le quotient de la distance parcourue par la durée : $v=\frac{d}{t}$.

3. 3.Mouvement uniforme

   0.5 pt
   Voir la correction

   E

   Uniforme qualifie la vitesse, qui garde la même valeur ; la trajectoire, elle, peut être droite ou non.

4. 4.Chronophotographie

   0.5 pt
   Voir la correction

   D

   Les positions sont relevées à intervalles de temps égaux : c’est ce qui permet de lire l’espacement.

5. 5.Distance de réaction

   0.5 pt
   Voir la correction

   A

   Pendant le temps de réaction, le conducteur n’a encore rien fait : la voiture garde sa vitesse.

Lire un schéma

Observe le document 1, puis réponds aux questions.

1. 1.Vue par Sofia, depuis le sol, quel nom porte la trajectoire de Léo ?

   1 pt
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   Circulaire : dans le référentiel terrestre, Léo décrit un cercle autour de l’axe.

   Fixé au plateau, Léo tourne avec lui autour de l’axe : vu du sol, son point décrit un cercle.

2. 2.Dans le référentiel du manège, Léo est…

   1 pt
   • immobile
   • en mouvement circulaire
   • en mouvement rectiligne
   Voir la correction

   immobile

   Léo ne bouge pas par rapport au plateau qui le porte : dans le référentiel du manège, il est immobile.

3. 3.Dans le référentiel du manège, Sofia est-elle immobile ? Justifie.

   1 pt
   Voir la correction

   Non : par rapport au plateau, Sofia tourne autour de l’axe. Dans le référentiel du manège, elle décrit un cercle.

   Immobile par rapport au sol, Sofia est en mouvement par rapport au manège : la description dépend du référentiel.

4. 4.Le plateau tourne à vitesse constante. Les forces qui s’exercent sur Léo…

   1 pt
   • se compensent, car la valeur de sa vitesse ne change pas
   • ne se compensent pas, car la direction de sa vitesse change sans cesse
   Voir la correction

   ne se compensent pas, car la direction de sa vitesse change sans cesse

   Le principe d’inertie exige un mouvement rectiligne uniforme ; ici la valeur est constante, mais la direction change à chaque instant.

Exploiter une chronophotographie

Un cycliste démarre, roule puis freine sur une route droite. Écris dans les cases A, B et C la nature du mouvement pendant chaque phase, dessine sur la figure le vecteur vitesse du cycliste à la position 7, puis écris dans la case D la phase pendant laquelle les forces qui s’exercent sur lui se compensent.

Les cases de la figure sont les questions. La correction, case par case :

1. 1.Case A — positions 1 à 5

   1 pt
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   accéléré

   Les écarts entre positions voisines augmentent : pendant une même durée, le cycliste parcourt une distance de plus en plus grande.

2. 2.Case B — positions 5 à 9

   1 pt
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   uniforme

   Les écarts restent égaux : la valeur de la vitesse ne change pas. La route étant droite, le mouvement est rectiligne uniforme.

3. 3.Case C — positions 9 à 13

   1 pt
   Voir la correction

   ralenti

   Les écarts diminuent : le cycliste freine et parcourt de moins en moins de distance à chaque intervalle.

4. 4.Vecteur vitesse à la position 7

   1.5 pt
   Voir la correction

   Une flèche qui part de la position 7, portée par la route, orientée dans le sens du déplacement.

   Le vecteur vitesse a la direction de la trajectoire et le sens du déplacement : 0,5 point pour l’origine, 0,5 pour la direction, 0,5 pour le sens.

5. 5.Case D — l’inertie appliquée au cycliste

   1 pt
   Voir la correction

   phase B

   Seule la phase B est un mouvement rectiligne uniforme ; en A et en C la vitesse change, donc les forces ne se compensent pas.