PHYSIQUE Mécanique Exercices : corrigé

PHYSIQUE
Mécanique Chapitre 1
EXERCICES : CORRIGÉ
1.1 Les variables liées à l’espace et au temps p. 11
1. • La distance parcourue correspond à la somme de toutes les longueurs parcourues
pendant un trajet.
• Le déplacement correspond à la différence entre la position finale et la position
initiale.
2. Il indique la distance parcourue.
3. a)
b) Huit mètres.
c) Deux mètres vers la gauche.
4. a) Oui. C’est le cas lorsqu’on fait un ou plusieurs détours au cours du trajet.
b) Oui. C’est le cas lorsque le déplacement se fait en ligne droite d’un endroit
à un autre.
c) Non. La distance parcourue est toujours égale ou supérieure au déplacement
puisque le déplacement correspond à la plus petite distance entre deux points.
5. a) La distance parcourue est d’environ 12,2 cm, soit 610 m.
b) Le déplacement est d’environ 4,75 cm, soit 238 m.
c) Le temps écoulé est de 15 min.
1.2 La vitesse p. 17
1. En vérifiant si sa position selon un axe de référence change ou non avec le temps.
2. La vitesse scalaire instantanée.
3. On peut en conclure que cet objet se déplace à vitesse constante.
4. Non. La position zéro n’est qu’un emplacement parmi d’autres sur un axe de
référence. La position d’un objet ne détermine pas sa vitesse.
5. Un scalaire est un nombre généralement suivi d’une unité de mesure, tandis qu’un
vecteur est une grandeur et une orientation généralement accompagnées d’une
unité de mesure.
6. Non, car l’orientation de la voiture peut changer.
7. a) Oui. Il suffit que le vélo parcoure une distance constante par unité de temps.
b) Non. La piste étant circulaire, l’orientation change constamment. La vitesse
vectorielle change donc constamment.
8. • Au départ, la vitesse ainsi que le changement de vitesse sont nuls.
• Lorsque la joueuse s’élance vers le but, sa vitesse augmente rapidement.
Son changement de vitesse est alors positif.
• On peut supposer que la joueuse atteint rapidement une vitesse de croisière.
Sa vitesse devient alors constante et son changement de vitesse redevient nul.
• Quand la joueuse se jette par terre pour glisser jusqu’au but, sa vitesse diminue
brusquement. Son changement de vitesse est donc négatif.
• Lorsque la joueuse atteint le premier but, sa vitesse et son changement de vitesse
sont à nouveau nuls.
9. a) Le son a parcouru 340 m puisqu’il a mis une seconde pour aller jusqu’au mur
et revenir vers la chauve-souris.
b) Le mur de la grotte est situé à 170 m de la chauve-souris, soit 340 m divisé
par 2.
10. 8 km/h
11. 791 km/h
12. 500 s ou 8,3 min
13. 2,16 x 108 km ou 2,16 x 1011 m
14. a) 70 km/h
b) Oui. Pour que la vitesse moyenne soit de 70 km/h, il faut que toutes les vitesses
inférieures à 70 km/h soient compensées par des vitesses supérieures.
15. 1,8 s
16. a) 3 m/s
b) 14 000 s ou un peu moins de 4 heures
17. a) 1286 km/h
b) 1400 m
18. La vitesse scalaire de l’outarde : 10 m/s
La vitesse scalaire de l’hirondelle : 12 m/s
L’hirondelle a la vitesse scalaire la plus élevée.
1.3 L’accélération p. 25
1. La variation de la vitesse vectorielle doit être constante, autant en grandeur
qu’en orientation.
2. Elle est nulle, puisque sa vitesse vectorielle est constante.
3. Elle signifie qu’on mesure le taux de changement de vitesse vectorielle à un
instant précis.
4. Oui. Il suffit de changer d’orientation.
5. Oui. Il suffit de diminuer la grandeur de la vitesse.
6. Oui. L’accélération est toujours vectorielle et elle est toujours positive, négative
ou nulle.
7. On peut conclure que cet objet subit une accélération constante
8. La voiture a accéléré de 5 km/h en une seconde ou de 1,39 m/s2.
9. L,accélération moyenne serait de 10 km/h en par seconde ou de 2,78 m/s2
10. Au bout de 10 secondes la vitesse de la voiture sera de 20 m/s.
11. Non, parce que la vitesse instantanée et l’orientation de la balle changent
constamment.
12. a)
b)
c)
13. a) La vitesse finale du train est de 4,5 m/s.
b) L’accélération moyenne du train au cours des 5 dernières secondes a été d 0,8 m/s2
Exercices sur l’ensemble du chapitre 1
1. a) Un kangourou qui peut parcourir 65 000 m en 60 min (1 h) peut parcourir
3250 m en 3,0 min. Le rayon des recherches doit donc être d’au moins 3,2 km.
b) Il augmente de 1083 m par min, soit un peu plus de 1 km.
2. La vitesse vectorielle moyenne de la voiture est inférieure à 60 km/h. (57 km/h).
3. Ce sera le second train, car il roulera alors à 70 km/h.
4. Pour arriver à l’heure au cinéma, Juanita devra rouler à une vitesse scalaire moyenne
de 35 km/h au cours de la seconde moitié de son parcours.
5.
b) vitesse scalaire moyenne de 3,8 m/s
c) vitesse vectorielle moyenne de 1,3 m/s.
6. L’accélération moyenne de la voiture a été de 10 km/h par seconde.
7. Après 3 secondes, le cycliste atteindra une vitesse de 23 m/s.
8. L’avion atteindra une vitesse de 300 km/h environ 15 s après le début de son décollage.
Défis p. 35
1. L’orage s’approche de Claire à la vitesse de 1,1 m/s (soit de 4,1 km/h).
2.
b) La vitesse scalaire moyenne du chien est de 2,5 m/s (soit 9 km/h).
c) La vitesse vectorielle moyenne du chien est de 0,83 m/s (ou de 3 km/h) en sens inverse
de l’axe des x.
b