SyllabusMecanique

1
Recueil d’exercices de Physique à l’usage des élèves de 4e générale
Les élèves des grilles scientifiques (5h/s) doivent être capable de faire tous les exercices.
Les élèves des autres grilles (3h/s) doivent être capable de faire tous les exercices sauf ceux marqués
du signe **

2
Calcul de vitesse
1. Convertir les vitesses suivantes en m/s :
72 km/h ; 5km/h ; 30 km/s
2. Convertir en km/h :
10m/s ; 330m/s
3. Un athlète court un marathon(42,195 km) en 2h5min42s. Calculer sa vitesse moyenne.
4. Je pars de la maison à 8h20min30s. Le compteur de la voiture indique 437,2 km. Je me gare
près du bureau à 9h2min40s. le compteur indique 486,5km. Calculer la vitesse moyenne
durant le trajet (m/s et km/h).
5. **Lors d’une épreuve contre la montre de 20km, un cycliste parcourt les 10 premiers km à
40km/h de moyenne. Les 10 derniers sont en côte et il les franchit à 20km/h de moyenne.
Quelle est sa vitesse moyenne sur l’ensemble de l’épreuve ?
6. Convertir 108km/h ; 1000 km/h en m/s
7. Une limace rampe sur une distance de 20cm en 2 minutes. Exprimer sa vitesse moyenne en
m/s et km/h.
8. Häkkinen occupait en 1999 la pole position du grand prix d’Allemagne. Il avait, aux cours des
essais, effectué un tour du circuit (long de 6,823 km) en 1min42,95s. Vérifier qu’il a roulé
durant ce tour à la vitesse moyenne de 239 km/h.
9. **Un mobile parcourt 1km à 200km/h, puis 1km à 20km/h. Quelle est la vitesse moyenne sur
l’ensemble du trajet ?
10. Parti le 9 juin 2003 pour les 42,195 km du marathon d’Edimbourg, Lloyd Scott, un ancien
pompier de 41 ans a finalement franchi la ligne d’arrivée le 15 juin aux environs de midi
après 6 jours 4h30min56s d’efforts. Les journaux relatent qu’il a marché environ 9h par jour
à la vitesse moyenne de 800m/h. A sa décharge, il faut préciser qu’il était vêtu d’un
scaphandre de 60kg et que sa performance (le record du monde de lenteur) lui a servi à
recueillir des fonds pour une association s’occupant d’enfants leucémiques (il a lui-même
subi en 1989 une transplantation de moelle osseuse).
Vérifier que la vitesse moyenne donnée correspond bien à la réalité et calculer la vitesse
moyenne pour l’ensemble de l’épreuve.
11. Lors de l’Ironman de Malaisie du 23 février 2003, le vainqueur, Luc Van Lierde, a d’abord
nagé les 3,8 km en 47m54s. Il a ensuite mis 53s pour se changer une première fois,
enfourché sa bicyclette et roulé pendant 4h41min02s pour parcourir les 180,2km.
Finalement, après s’être changé en 1min55s, il a couru les 42,2 derniers km de l’épreuve en
2h59min33s. Calculer sa vitesse moyenne pour chacune des épreuves **et pour l’ensemble
du triathlon.

3
Solutions
1. 20 m/s ; 1.38 m/s ; 30000 m/s
2. 36 km/h ; 1188 km/h
3. 5.59 m/s ou 20.14 km/h
4. 19.48 m/s ou 70.15 km/h
5. 26.66 km/h
6. 30 m/s ; 277.77 m/s
7. 0.0016 m/s ou 0.006 km/h
8. 238,58 km/h -> la vitesse est correcte
9. 36.36 km/h
10. 284 m/h vitesse moyenne totale; 721 m/h en moyenne
11. nage : 2.59 m/s ; cyclisme : 10.68 m/s ; course : 3.91 m/s
vitesse moyenne : 7.37 m

4
MRU
1. Un homme marche en ligne droite jusqu’au coin de la rue pour poster une lettre. Là, il
rencontre un ami, bavarde quelques instants puis revient chez lui en courant toujours en
ligne droite. Tracer l’allure des graphiques x(t) et v(t).
2. Deux voitures partent en même temps de deux villes A et B distantes de 120km. Elles roulent
l’une vers l’autre. La voiture partie de A roule à 60km/h, celle partie de B à 90km/h.
Déterminer graphiquement et par calcul l’heure et la distance du croisement.
3. Deux automobiles A et B partent d’un même endroit sur la même route rectiligne. Elles
roulent dans le même sens. A part à 13h et B à 13h30. A roule à 80km/h et B à 110km/h.
Déterminer graphiquement et **par calcul l’heure et l’endroit de la rencontre.
4. Le graphique ci-contre représente les cinq étapes (A à E) du voyage d’un cycliste. Durant
quelle(s) étape(s) ….
a. Sa vitesse est-elle positive ?
b. Sa vitesse est-elle nulle ?
c. Sa vitesse est-elle négative ?
d. Sa vitesse a-t-elle la plus grande valeur positive ?
e. Le cycliste roule-t-il le plus vite ?
f. La plus grande distance est-elle parcourue ?
5. Le graphique ci-contre décrit le mouvement d’une voiture.
Tracez le graphique v(t) correspondant.
6. Deux voitures (1 et 2) roulent sur une même route (graphique ci-
contre)
a. Quelle est la voiture la plus rapide ?
b. Que se passe-t-il à l’instant t1 ?
7. Deux trains venant de deux gares A et B distantes de 400 km roulent l’un vers l’autre sur des
voies parallèles. Le premier, parti de A à midi, roule à 120 km/h. Le second, partit de B deux
heures plus tôt, roule à 80 km/h. Déterminer graphiquement **et algébriquement l’heure et
l’endroit du croisement.
8. Marc part de chez lui à 8h30 pour aller à la boulangerie qui se trouve à 100 mètres de là. Il
marche à vitesse constante et arrive à 8h31. Durant une minute il commande son pain et
repart ensuite vers son domicile à la même vitesse qu’en venant. À la moitié du chemin du
retour, il décide de s’acheter aussi une tarte. Il retourne donc à la boulangerie en marchant
deux fois plus vite que la première fois. Il achète sa tarte en 1 minute puis retourne chez lui
en courant à la vitesse de 5 m/s. Tracer le graphique x(t) correspondant à Marc. À quelle
heure arrive-t-il chez lui ?

5
9. **Tante Gertrude et tante Simone font les cent pas dans l’allée du parc. Cette allée rectiligne
mesure 10m de long et les deux dames commencent leur promenade en même temps aux
deux extrémités opposées de l’allée. La vitesse de tante Gertrude est constante et vaut 1m/s.
celle de tante Simone, tout aussi constante, n’est que de 80cm/s. Arrivées à une extrémité
de l’allée, elles repartent aussitôt dans l’autre sens. Tante Gertrude fait 3 fois l’aller-retour.
Combien de fois rencontre –t – elle Simone sur son chemin ? Résoudre graphiquement.
10. Une voiture roule à 100km/h
a) Quelle est la distance (en mètres) parcourue en une seconde ?
b) En combien de temps franchira-t-elle la distance Bruxelles - Ostende (115 km) ?
11. Quelle doit être la longueur d'une bande magnétique d'enregistreur pour permettre un
enregistrement d’1h30 à la vitesse de défilement de 4.5 m/min ?
12. Sachant que la distance moyenne Terre - Soleil est de 150 millions de km, calcule le
temps mis par la lumière pour y parvenir . La vitesse de la lumière dans le vide est de
3.108 m/s.
13. Un mobile parcourt 120m vers le nord, puis 60 m vers l'ouest.
a) Représente cette situation sur un graphique cartésien.
b) Quelle est la distance parcourue ?
c) Quelle est la valeur du déplacement ?
14. Quelle est la vitesse du mobile dans la portion suivante de son parcours ?
15. En 1988, Carl Lewis battait le record du monde du 100 m plat en 9,92 secondes. Quelle a été
sa vitesse moyenne (on considère qu'il a effectué sa course à vitesse constante)?
16. En 1987, Alain Prost battait le record de vitesse sur le circuit de Spa-Francorchamps à la
vitesse de 213,260 km/h. En combien de temps a-t-il fait un tour de ce circuit de 6,940 km?
17. Les 500 miles d'Indianapolis sont une célèbre course automobile américaine. Le record de
vitesse était battu en 1986 lors d'une course qui avait duré 2h55'42". A quelle vitesse
moyenne (exprimée en miles/h) a tourné le vainqueur de cette course?
x(m)
1 2 3 4 5