Récapitulatif

98 -
Dominique, assis près de la voie ferrée, voit des wagons se déplacer à vitesse constante vers
sa droite. Soudain, sur l’un des wagons passant devant lui, il voit une personne lancer un
boulon de métal tout droit vers le haut.
Quelle trajectoire du boulon Dominique voit-il ?
99 -
L’un des graphiques ci-dessous peut être associé à un corps tombant en chute libre.
Quel est ce graphique ?
100 - Le dessin ci-dessous représente un chariot de masse M sur lequel s’exerce une force F qui a
pour effet de lui communiquer une accélération a.
On attache au chariot précédent un chariot de masse 5M et on exerce une force 3 fois plus
grande que précédemment sur le nouveau système. Le dessin ci-dessous illustre cette
situation.
Que devient l’accélération du système dans la situation II ?
a)
b)
c)
d)
Elle devient 3 fois plus grande
Elle devient 2 fois plus grande
Elle devient 2 fois plus petite
Elle devient 3 fois plus petite
101 - Au cours d’une expérience en laboratoire, vous avez étiré 4 ressorts différents. Le graphique
ci-dessous montre la force, F, exercée sur chacun des ressorts en fonction de l’allongement, l,
de chacun.
Quel ressort a le plus de raideur ?
a)
b)
1
2
c)
d)
3
4
102 - Une automobile se déplace à vitesse constante sur une autoroute. Quelle série de graphiques
illustre le mouvement de cette automobile ?
103 - Un mobile est accéléré sous l’action d’une force constante.
Lequel des énoncés suivants est FAUX ?
a)
b)
c)
d)
L’accélération du mobile est directement proportionnelle à la force résultante.
L’accélération du mobile est inversement proportionnelle à sa masse
L’accélération du mobile est dans la même direction que la force résultante.
L’accélération du mobile augmente sous l’action de la force résultante.
105 - Le schéma ci-dessous illustre la course d’un joueur de baseball qui a réussi à atteindre le 3e but à
partir du marbre.
Quel vecteur ci-dessous illustre le déplacement du joueur ?
106 - Lors du tournage d’un film, un cascadeur se laisse tomber du haut d’une maison sur un coussin
placé su sol. Ce coussin amortit la chute du cascadeur sans le faire rebondir.
Lequel des graphiques ci-dessous représente le mieux la vitesse du cascadeur en fonction du
temps durant toute sa chute ?
107 - Lors d’une expérience en laboratoire, vous avez mesuré la vitesse d’un chariot à différents
moments et avez tracé le graphique suivant.
D’après ce graphique, quel énoncé ci-dessous est vrai ?
a)
b)
c)
d)
Durant les cinq premières secondes, le chariot a subi une accélération constante.
De la cinquième à la dixième seconde, le chariot avait une vitesse constante.
À la cinquième seconde, le chariot a commencé à réduire sa vitesse.
À la onzième seconde, le chariot est revenu à son point de départ.
109 - Le graphique ci-dessous illustre quatre forces agissant sur un chariot pouvant se déplacer dans
toutes les directions.
Quelle est la force équilibrante de ce système ?
a)
b)
c)
d)
3,00 N, 0o
3,00 N , 180o
12,2 N , 0o
12,2 N , 180o
110 - L’illustration ci-dessous représente le montage d’un système de deux ressorts placés l’un à
l’intérieur de l’autre. Ces deux ressorts sont attachés au même support.
Vous tirez sur la corde attaché au ressort intérieur et ce dernier s’étire librement jusqu’à ce qu’il
s’accroche à l’extrémité du ressort extérieur. Vous continuez à tirer sur la corde et vous entrainer
alors les deux ressorts jusqu’à ce qu’ils atteignent la position finale indiquée sur l’illustration.
Quel graphique représente le mieux l’allongement du système de ressorts en fonction de la force
exercée ?
111 - Un parachutiste a une masse de 100 kg. En effectuant un saut, il ouvre son parachute à une
altitude de 1000 m. La force de freinage du parachute (résistance de l’air) est de 980 N. La
chute est verticale et dure 5,0 min.
À quelle vitesse arrive-t-il au sol ?
a)
b)
c)
d)
3,3 m/s
6,6 m/s
49 m/s
140 m/s
112 - Un entrepreneur fait évaluer la puissance mécanique de chacune des quatre machines qu’il utilise
pour effectuer des travaux d’excavation.
Voici les données recueillies lors de l’évaluation.
D’après ces données, quelle machine est la plus puissante ?
a)
b)
c)
d)
Le bélier mécanique
Le chargeur à benne
La pelle mécanique
La rétrocaveuse (pépine)
114a - Deux masses, l’une de 20 kg et l’autre de 40 kg sont au repos sur une table horizontale sans
frottement. ON les déplace sur une même distance en exerçant sur chacune la même force nette
constante. On calcule alors l’énergie cinétique acquise par chacune des masses et l’on pose le
rapport suivant :
Énergie cinétique de la masse de 20 kg
Énergie cinétique de la masse de 40 kg
Quelle est la valeur de ce rapport ?
a) 1/1
b) 1/4
c) 1/2
d) 2/1
114b - On lance un objet verticalement vers le haut au temps t = 0. Il finit par retomber au même
endroit au temps t = tf.
Tracez les graphiques :
1) vitesse en fonction du temps
2) position en fonction du temps
119 – Un gymnaste, en train de se préparer pour les Jeux olympiques, s’entraîne aux anneaux. À un
certain moment, il occupe la position suivante.
Sachant que son poids est de 600 N et que l’angle formé par ses bras et chacune des cordes est de
80,7o, quelle est, à cet instant précis, la tension dans chacune des cordes ?
120 - Vous êtes debout sur le bord du toit d’un édifice et lancez une pierre vers le haut à la verticale.
Cette pierre monte pendant 3,0 s puis descend pendant 5 s pour finalement atterrir sur le sol juste
au pied de l’édifice. La résistance de l’air est négligeable.
Quelle est la hauteur de l’édifice ?
122 - Jean et Mélanie ont fait une expérience sur le mouvement et ils ont construit le graphique de la
vitesse en fonction du temps. Distraits, ils ont oublié d’indiquer le temps d’arrêt.
Sachant que le mobile a ralenti au taux de 2,5 m/s2, en combien de temps s’est-il arrêté ?
123 - Soit le système mécanique idéal (sans frottement) illustré ci-dessous.
Vous tirez du point A au point B distant de 20 cm en 0,50 seconde. Quelle puissance avez-vous
développé grâce à ce système mécanique ?
124 - On veut hisser lentement une boîte de 100 kg sur une table en utilisant le plan incliné tel
qu’illustré ci-dessous. Si le coefficient de frottement entre le plan et la boîte est de 0.10, quelle
force parallèle au plan incliné doit-on déployer pour faire monter la boîte ?
125 - Sur une table de forces, un poids de 12N et un poids de 4N sont installés à l’opposé l’un de
l’autre, comme l’indique le schéma ci-dessous.
Julien veut que le système soit à l’équilibre mais il ne dispose que de deux poids de 5N chacun et
il ne peut pas déplacer les poids de 12N et 4 N déjà placés.
Représentez en précisant les angles, où devraient être placés les poids de 5N pour que le système
soit équilibré.
127 - On traine un objet lourd sur une plate-forme horizontale. L’un des facteurs énumérés ci-dessous
n’a aucune influence sur la grandeur de la force de frottement qui existe entre l’objet et la plateforme.
Quel est ce facteur ?
a) La nature des surfaces en contact.
b) La grandeur des surfaces en contact
c) Le poids de l’objet.
d) La présence d’un lubrifiant entre les surfaces en contact.
128 - Pour charger un colis dans un camion, un manouvre accomplit successivement différentes
opérations.
Parmi les opérations énumérées ci-dessous, laquelle nécessite le plus grand travail de la part du
manœuvre sur le colis ?
a)
b)
c)
d)
Il prend le colis par terre et le soulève sur son épaule.
Il se déplace horizontalement vers l’arrière du camion avec le colis sur l’épaule.
Il dépose le colis sur la plate-forme du camion à la hauteur de son épaule.
Il pousse, à vitesse constante le colis sur la plate-forme lisse du camion.
129 - L’un des énoncés ci-dessous correspond à la définition du poids d’un objet.
Quel est cet énoncé ?
a) c’est la mesure de la force que l’on doit exercer pour mettre un objet en mouvement
b) C’est la mesure de la force que l’on doit exercer pour soulever un objet.
c) C’est la mesure de la force nécessaire pour maintenir un objet à vitesse constante.
d) C’est la mesure de l’inertie d’un objet au repos.
130 - Soit le graphique suivant :
D’après ce graphique, quelle est la constante de rappel du ressort ?
a) 0,050 N/m
b) 1,0 N/m
c) 2.0 N/m
d) 50 N/m
131 - Une étude expérimentale sur le mouvement d’un chariot a permis de tracer le graphique cidessous.
Quelle est la distance parcourue par ce chariot durant les 5 premières secondes du mouvement ?
a) 0,20 m
b) 1,0 m
c) 2,5 m
d) 5,0 m
132 - Le schéma ci contre illustre le mouvement régulier d’un pendule d’horloge qui oscille sans
frottement entre les points 1 et 2.
Parmi les graphiques ci-dessous, lequel représente l’énergie mécanique totale, Em, du pendule en
fonction de sa position horizontale ?
134 - La randonnée d’un cycliste se divise en 5 étapes d’une durée de 30 minutes chacune.
1 – Le cycliste parcourt, à vitesse constante 5 km vers l’est.
2 – Il se repose.
3 – Il parcourt à vitesse constante 5 km vers l’est.
4 – Il se repose.
5 – Il parcourt à vitesse constante 10 km vers l’ouest.
Lequel des graphiques ci-dessous illustre la position du cycliste en fonction du temps écoulé ?
135 - Une astronaute et son équipement ont un poids total de 2940 N sur la Terre. Cette astronaute se
rend sur une autre planète où un objet en chute libre subit une accélération de 2,3 m/s2.
Quel est le poids total de l’astronaute et de son équipement sur cette planète ?
a) 3,0 x 10² N
b) 6,9 x 10² N
c) 1,3 x 103 N
d) 2,9 x 103 N
136 - Le graphique ci-dessous illustre la variation de la vitesse d’un mobile en mouvement en fonction
du temps.
Quelle est la distance parcourue par ce mobile durant les 25 premières secondes du mouvement ?
a) 20 m
b) 125 m
c) 175 m
d) 250 m
137 - Pour monter un baril de pétrole de 120 kg dans un camion, on se sert d’un plan incliné.
Ce plan a une longueur de 5,0 m et forme avec l’horizontal un angle de 20o.
Si on néglige le frottement, quel travail faut-il fournir pour monter le baril ?
a) 2,1 x 102 J
b) 2,0 x 103 J
c) 5,5 x 103 J
d) 5,9 x 103 J
138 - La masse totale d’un vaisseau spatial est de 2000 kg. Ce vaisseau se déplace à une altitude de
100 m au dessus de la surface de la lune à une vitesse constante de 30,0 m/s. L’accélération
gravitationnelle sur la lune est de 1,62 m/s2.
Quelle est, par rapport à la surface lunaire, l’énergie mécanique totale du vaisseau ?
a) 3,24 x 105 J
b) 3,54 x 105 J
c) 9,00 x 105 J
d) 1,22 x 106 J
139 - Une masse de 20 kg est suspendue à deux ressorts
identiques comme le montre l’illustration ci-contre.
Chaque ressort a une constante de rappel de 500 N/m et
une masse négligeable.
Quel est l’allongement de chacun des ressorts ?
140 - À l’aide d’une machine, vous soulevez une masse de 10 kg d’une hauteur de 6,0 m. Pour
effectuer ce travail, vous exercez une force constante de 40 N sur une distance de 24 m.
Quel est le rendement de la machine ?
141 - En laboratoire vous avez un système composé d’un bloc de 30 kg qui repose sur une table
horizontale. Ce bloc est relié par une corde à une masse de 20 kg. Le frottement total du
système est de 50 N. Vous voulez donner à ce système une accélération de 0,40 m/s2 vers la
gauche.
Quelle force vous faudra-t-il appliquer sur le système pour lui donner cette accélération ? Quelle
sera alors la tension dans la corde ?
143 - Au cours d’une expérience, un chariot initialement au repos descend un plan incliné où le
frottement est négligeable.
Ce plan a une hauteur de 25 cm et une longueur de 75 cm. La masse du chariot est de 1,0 kg.
Quelle est la vitesse du chariot lorsqu’il arrive au bas du plan incliné ?
144 - Une bille se met en mouvement sur un plan incliné. Pendant la descente, elle accélère
uniformément et parcourt 10 cm durant la première seconde. À ce rythme, quelle distance la
bille aura-t-elle parcourue après 5,0 secondes ?
145 - Une mallette repose sur le plancher d’un ascenseur qui monte à vitesse de 3,0 m/s. Soudain, à
cause d’un problème mécanique, l’ascenseur s’immobilise brusquement et la mallette s’élève au
dessus du plancher.
À quelle hauteur, au dessus du plancher, la mallette s’élève-t-elle ?
146 - Un avion fait la liaison Montréal – Vancouver. Le trajet prévoit deux escales, l’une à Toronto et
l’autre à Calgary.
Les distances parcourues ainsi que les durées des vols et des escales sont indiquées dans le
tableau ci-dessous.
Quelle est la vitesse moyenne de l’avion durant le voyage ?
147 - Une personne de 60 kg, sur patins à roulettes alignées, se tient immobile au sommet d’une pente.
Cette pente a une hauteur de 10 m et un longueur de 20 m.
La personne se laisse descendre sur la pente sans exercer aucune poussée. L’ensemble des forces
de frottement est de 100 N.
Quelle est l’énergie cinétique acquise par la personne lorsqu’elle arrive au bas de la pente ?
150 - Une voiture sport est immobilisée à un feu de circulation. Lorsque cette dernière démarre, au
moment où le feu passe au vert, une camionnette voyageant à vitesse constante la dépasse.
Le graphique ci-dessous représente la vitesse des deux véhicules en fonction du temps.
À quel temps, « t », la voiture sport dépassera-t-elle la camionnette ?
152 - Parmi les situations suivantes, lesquelles montrent que l’objet ou la personne ne sont soumis à
aucune force nette ?
1.
2.
3.
4.
5.
Un cycliste qui ralentit.
Un vieillard qui est assis sur un banc dans un parc.
Une enseigne de magasin qui est fixée au mur de l’établissement.
Un camion qui démarre après un arrête à un feu de circulation.
Une personne qui marche d’un pas régulier.
a)
b)
c)
d)
Les situations 1, 2 et 4
Les situations 2, 3 et 5
Les situations 1, 3 et 5
Aucune de ces situations
153 - Au laboratoire, on a testé l’élasticité des deux ressorts suivants. Le graphique ci-dessous donne
l’allure des résultats obtenus lors qu’une expérience.
Lequel des deux ressorte est le plus souple ?
154 - La photographie stroboscopique d’un chariot en mouvement est schématisée ci-dessous. Chaque
position du chariot a été enregistrée à tous les 0,1 s pendant la durée du mouvement.
a) Seulement les sections 1 et 2 du schéma correspondent à un mouvement accéléré du
chariot.
b) Seulement les sections 1 et 3 du schéma correspondent à un mouvement accéléré du
chariot.
c) Seulement les sections 2 et 3 du schéma correspondent à un mouvement accéléré du
chariot.
d) Seulement la section 2 du schéma correspondent à un mouvement accéléré du chariot.
Corrigé
98 –
99 –
100 101 102 –
103 –
104 –
105 –
106 –
107 –
108 –
109 –
110 –
111 –
112 –
113 –
114 –
119 –
120 –
121 –
122 –
123 –
124 –
125 –
126 –
127 –
128 –
129 –
130 –
131 –
132 –
133 –
134 135 136 137 138 139 140 141 142 -
d
a
c
a
c
d
a
a
a
a
a
b
c
a
c
c
a
T = 304 N
78,4 m
1,5m
16s
2,0 x 102 W (196W)
458N
36.8 degrés et 323.2 (ou -36.8)
2,31 m/s
b
a
b
d
c
c
c
c
b
c
b
d
0,28 m
61,25%
266 N tension ?
294N
143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 -
2,21 m/s
2,5 m
0,46 m
569 km/h ou 58 m/s
3880 J
8 kg
2800 J
6s
0,3 m
b
#2
c
Questions supplémentaires
1-
Soit le graphique de la vitesse en fonction du temps suivant.
Vitesse (m/s)
5 m/s
Temps (s)
5
10
-5 m/s
a)
b)
c)
Déterminez la distance parcourue par le mobile durant tout son trajet.
Déterminez le déplacement du mobile entre la 5e et la 10e seconde.
Déterminez la vitesse moyenne du mobile durant tout le trajet.
2-
Une voiture de 1500 kg roulant initialement à 60 km/h (16.7 m/s) applique une force constante
de 7000 N pour effectuer un dépassement. Sachant que les forces de frottement réunies exercent
une force de 4000 N et que le dépassement a durée 4 secondes, sur quelle distance s’est effectué
ce dépassement ?
3-
Les énoncés suivants concernent les trois lois de Newtons.
a)
Déterminer quelle loi de Newton est concernée dans chacun des cas suivants.
b)
Dites s’ils sont vrais ou faux.
III III IV VVI -
En vélo, la force que l’on exerce sert à conserver notre mouvement à vitesse constante.
Une accélération aura toujours et sans exception la même orientation que la force motrice
qui en est la cause.
Lorsque l’on saute, ce n’est pas nos jambes qui nous propulsent vers le haut.
Augmenter l’inertie d’un objet a pour effet d’augmenter sa résistance à un changement de
vitesse ou à un changement d’orientation.
Comme la Terre voyage à vitesse constante dans l’espace, on peut dire que les forces qui
agissent sur elle sont en équilibre.
Afin de s’assurer d’atteindre leur cible, les bombardiers (avions) utilisent des GPS afin de
laisser tomber leur bombes lorsqu’ils sont exactement au dessus de leur cible
4-
5-
Une voiturette jouet accélère sur une courte distance avant de ralentir lentement pour s’arrêter
complètement. Lequel, parmi ces graphiques, représente :
a) sa position en fonction du temps.
b) sa vitesse en fonction du temps.
c) son accélération en fonction du temps.
I
II
III
IV
Un enfant tire, à vitesse constante, un traîneau ayant un poids de 60 N en haut d'une pente de 15°.
Il applique une force de 25 N à la corde attachée au traîneau, inclinée à 20° avec le plan incliné.
a) Calculer le coefficient de frottement cinétique entre le traîneau et la neige.
b) Une fois en haut de la colline, l'enfant saute sur son traîneau et glisse sur une pente de 25o.
Déterminez son accélération dans la descente.
20o
15o
6-
Une célèbre statuette de Bruxelle, le Manneken Pis, urine
horizontalement un jet d’eau dans son bassin d’une hauteur de 1,20 m.
Sachant que le jet d’eau a une portée d’environ 80 cm, déterminez la
vitesse avec laquelle on propulse le jet d’eau.
7-
Le record du monde du lancé du javelot a été réalisé par le Tchèque Jan Zelezny en 1986. La
portée du javelot avait alors été de 98,48m. On suppose que le lancé s’est fait d’une hauteur
d’environ 2,00m
a)
Sachant que l’angle idéal du lancé pour que la portée soit maximale est de 45o déterminez
la vitesse avec laquelle le javelot a été lancé.
b)
Déterminez quelle aurait été la portée du javelot s’il avait été lancé avec un angle de 30o.
Réponses :
1-
a) 64 m
b) -3 m
c) ∆stotal = 20m; ∆ttotal = 13 s; vmoy = 1,5 m/s
2-
82,8 m
3-
I-
II III IV VVI -
1ere loi de Newton
Faux, la force exercée sert à annuler la force de frottement, aucune force n’est nécessaire
pour conserver un mouvement.
2e loi de Newton
Faux, l’accélération a la même orientation que la force RÉSULTANTE.
3e loi de Newton
Faux, nos jambes poussent le sol vers le bas, c’est le sol qui nous pousse vers le haut.
2e loi de Newton
Vrai
1ere loi de Newton
Faux, même si l’objet est à vitesse constante, il ne bouge pas en ligne droite.
1ere loi de Newton
Faux, puisque les projectiles conserveront la vitesse initiale horizontale de l’avion, on doit
laisser tomber les bombes avant d’être au dessus de la cible.
4-
a) II
b) I
c) IV
5-
a) μk = 0.14
b) a = 2.9 m/s2
6-
∆sx = 1,6 m/s
7-
a) 30,8s ou 111km/h
b) ∆t = 3,27 s ∆sx = 87,2 m
Questions préparatoires (niveau mal de tête)
1-
Un canon tire un boulet de 51 kg vers un mur situé horizontalement à 60 m de l’embouchure du
canon. Après 2 s, le projectile frappe le mur à une hauteur de 10 m du sol. L’embouchure du
canon est à une hauteur de 2 m du sol; le tube du canon fait 3 m de long. Quelles sont :
a) la force exercée par l’explosion de la poudre (en considérant qu'elle est constante),
b) l’énergie cinétique du boulet lors de l’impact avec le mur
c) la hauteur maximale atteinte par le projectile?
2-
Calvin tire une pierre de 50 g avec son « sling shot ». Au moment de tirer, il oriente la pierre à
45o par rapport au sol et étire son élastique (double) de 15 cm. Si la constante de rappel d’un de
ses élastiques est de 750 N/m et que la pierre part à 1.25 m du sol, déterminez la portée de la
pierre.
3-
Une corde passe dans une poulie attachée au plafond d'une pièce.
D'un cote de la corde est suspendu un singe immobile et de l'autre
cote un objet de même masse que le singe, tous les deux a la même
distance du sol. "Qu'arrive-t-il à l'objet si le singe grimpe ?"
Et si le singe voulait grimper très rapidement, la réponse serait-elle
la même ?
Réponses :
1-
a) 9269 N
b) 5714 J
c) 9.71m + 2 m = 11.71m
2-
Environ 70 m
3-
Lorsque le singe exerce une force vers le bas sur la corde pour se hisser, la corde exerce une
force d’égale grandeur sur le singe pour le hisser vers le haut (3e loi de Newton). Par conséquent,
l’objet subit vers le haut la même force que le singe. Comme ils ont la même masse, ils subissent
le même effet de cette force identique. Par conséquent, les deux auront une vitesse verticale
identique, ils monteront à la même vitesse peu importe si le singe grimpe rapidement ou non.