BANQUE DE QUESTIONS ANNEE 2005-2006

BANQUE DE QUESTIONS ANNEE 2005-2006
Cours : Physique
Année : 4 TSEB
1. MRUA
1) Donnez les lois des espaces dans un mouvement rectiligne uniformément accéléré
pour une masse ponctuelle et sans force de frottement (donnez également la
signification des lettres, ainsi que leurs unités)
R. Il existe trois lois principales gouvernant le MRUA, ces 3 lois sont fonction de la
vitesse initiale du mobile et de son accélération et/ou décélération
Si a > 0 , le mouvement est uniformément accéléré (MRUA)
e  v0 . t 
at ²
2
Si a<0 , le mouvement est uniformément décéléré
at ²
e  v0 . t 
2
Si la vitesse initiale est nulle,
at ²
e
2
Où a est l’accélération du mobile ( en m/s2) , v0 est la vitesse initiale du mobile en m/s , t le
temps durant lequel dure l’accélération ou la décélération (en s) et e est l’espace parcouru
par le mobile en m .
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2) Donnez les lois des vitesses dans un mouvement rectiligne uniformément accéléré
pour une masse ponctuelle et sans force de frottement (donnez également la
signification des lettres, ainsi que leurs unités)
R. Equation des vitesses
vt = v0 + at si a>0
vt = v0 –at si a<0
Si un mobile n’a aucune vitesse initiale alors la loi précédente devient
vt = a.t
vt est la vitesse à l’instant t en m/s , v0 , la vitesse initiale du mobile ( en m/s) et a
l’accélération (décélération ) en (m/ s2 ), t est le temps d’accélération ou de décélération en
s.
3) . Un train au repos prend un mouvement uniformément accéléré d’ accélération égale à
0, 5 (m/s²) jusqu’à atteindre une vitesse de 72 (km/h) , ensuite il continue sa trajectoire.
Quelles distances aura-t-il parcouru
1) avant d’atteindre cette vitesse
2) une minute après le départ de ce train ?
b. Le train entre ensuite en mouvement retardé d’accélération négative égale à 1 (m/s²) ,
après combien de temps , le train s’arrêtera-t-il ? et quel trajet a-t-il parcouru au cours de
ce mouvement décéléré ?
R. 1) Données
Partie a : MRUA
Accélération a1 = 0,5 (m/s²)
Vitesse initiale : 0
vt = 72 (km/h) ou (20 m/s)
Partie b : MRUD
Vitesse initiale : v0 = 20 (m/s)
Décélération : 1 (m/s²)
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1) Inconnues
Partie a
Espace 1 avant d’atteindre 20 (m/s) (e1) et e2 après 60 s
Partie b
Temps nécessaire pour arrêt (t2)
Espace parcouru durant ce mouvement  arrêt (e3)
3) Formules
vt = a.t (1)
e
at ²
2 (2)
v
e
(3)
t
at 2
(4)
2
at 2
e  v0 t 
(5)
2
vt  v0 
4) Résolution
Partie A :
Nous allons d’abord rechercher le temps nécessaire pour atteindre la vitesse de 20 (m/s)
(1)  t 
v
a
20
0,5
 40 ( s )

Donc pour calculer l’espace parcouru après une minute , il faut tenir compte de l’espace
parcouru pendant son accélération qui a duré 40 (s) et de l’espace parcouru pendant les 20
(s) qui suivent et ce, en mouvement rectiligne uniforme, donc nous aurons
(2) et (3) 
ea 
0,5.1600
 400 (m)
2
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e mru  20.20  400 (m)
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Partie B :
Le train entre ensuite en décélération
Nous allons ensuite calculer le temps nécessaire pour qu’il s’arrête :
(4)  0  v0  at
v
t 0
a
20
t
 20 ( s)
1
Il nous reste à calculer l’espace parcouru durant ce mouvement
(5)  e  20.20 
1.400
 200 (m)
2
4. Donnez les lois physiques régissant la chute libre des corps
R. Les expériences prouvent que tout corps tombe en mouvement rectiligne vertical sans
vitesse initiale .
L’accélération qu’ils subissent est l’accélération de la force pesanteur et se désigne par g ,
elle est égale en moyenne à 9, 81 (m/s²)
Les lois du mouvement qui est un MRUA sont donc :
v  g . t pour la vitesse
g.t ²
e
pour les espaces
2
L ' équation des vitesses et espaces peuvent aussi s ' écrire
g ² t ² v²
e

 v  2 e.g
2 g 2g
Ce sont les formules deTorricelli
(NB . Pour l’examen , ne pas connaître la formule de Torricelli)
(v est la vitesse en m/s , g est l’accélération de la pesanteur en m/s2, t est le temps en s
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e est l’espace parcouru en m)
5. Je laisse tomber une balle en chute libre et , en même temps je lance une balle de
même masse horizontalement , laquelle des deux arrivera la première au sol ?
R. Les 2 arriveront en même temps au sol , car le fait de lancer un corps avec une
vitesse initiale et horizontalement n’influe pas sur le temps de chute . Seul l’endroit de
chute sera différent .
6. Une batterie d’artillerie décide de pilonner une position mais le projectile doit
parcourir une distance maximum , le chef de batterie ignore comment il doit incliner le
canon , un servant lui suggère de l’incliner à 30 ° , un autre à 75 ° et le 3 ème à 45 °
lequel des 3 a raison .
R. Il s’agit de celui qui suggère 45 ° en effet, les lois du mouvement d’un corps lancé
en oblique possèdent un sin 2  ( le sinus doit être égal à 1 donc en résolvant sin 2  =
1 , l’angle  doit être égal à 45°).
7. Qu’est-ce qu’une force et comment la caractérise-t-on en physique ?
R. La force est une « grandeur vectorielle » qui représente l’action qu’un corps peut
subir ou exercer sur un autre corps.
Une force est représentée par un vecteur (notation F surmonté d’une flèche) . Les 4
composantes d’un vecteur sont : 1) A : le point d’application, 2) …… la direction , 3)
_____ le sens de la force (notez la différence entre une direction et un sens ( le sens
possède toujours une « flèche ») , 4) F : qui est l’intensité d’une force en N
A
F
8. Enoncez les 3 lois de Newton
R. Loi 1 : Principe d’inertie : Si on prend un corps sur lequel la somme des forces est
nulle , ce corps sera animé d’un MRU (il gardera ce mouvement tant qu’ aucune force
ne lui sera appliquée )
ex : lorsqu’un bus freine brutalement vous êtes projetés vers l’avant ( sa vitesse tombe
rapidement , mais vous vous « êtes toujours à la même vitesse qu’avant le freinage)
Loi 2 : Principe de la dynamique
La force est un agent de changement pour le mouvement , c’est elle qui modifie le
vecteur vitesse
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dv
 m. a . La force est donc égale à la masse multipliée par
dt
l’accélération que subit ce corps
On démontre que F  m.
Loi 3 : Principe d’action et de réaction
Lorsque deux corps sont en interaction, chacun des corps exerce sur l’autre des forces
qui sont égales et opposées entre-elles : F12 = - F 21
9. Définissez la réfraction de la lumière
R. La réfraction est la déviation des rayons lumineux passant obliquement d'un milieu
transparent dans un autre.
10. Définissez et /ou identifiez
Rayon incident : R. C’est le rayon avant réfraction
Rayon réfracté : R . C’est le rayon lumineux qui a été dévié
Point d’incidence : R. C’est le point où s’opère la déviation du rayon lumineux , il
appartient à la surface séparant les 2 milieux
Dioptre : R. Surface séparant deux milieux différents
Normale : R. Droite perpendiculaire au dioptre et au point d’incidence
11. Que signifie pour vous milieu plus réfringent qu’un autre et milieu moins réfringent
qu’un autre ?
R. ) Si l’angle d’incidence ( i ) est > à l’angle de réfraction (r)
Si l'angle de réfraction ( r ) est plus petit que l'angle d'incidence (i), on dit que le second
milieu est plus réfringent que le premier milieu traversé et ,
inversément :
Si r > i,
alors le deuxième milieu est moins réfringent que le premier.
L'eau et le verre sont plus réfringents que l'air et l'eau est moins réfringente que le verre.
12 . Enoncez les lois de la réfraction :
Loi 1 : Le rayon incident , la normale et le rayon réfracté se trouvent dans un même plan
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n
sin i
 n  2 . Le rapport des sin des angles d’incidence et de
sin r
n1
réfraction est égal à une constante appelée indice de réfraction n du second milieu par
rapport au premier .
Loi 2 (Loi de Descartes) :
De cette loi découle , la loi suivante
n1 sin i = n2 sin r
13 . A l’aide de votre calculatrice , calculez ce qui se passe lorsque l’angle d’incidence est nul
et représentez cela à l’aide d’un dessin (utilisez la formule n1 sin i = n2 sin r)
R. Si l’angle d’incidence est nul , c’est-à-dire si le rayon incident est PERPENDICULAIRE
à la surface (au dioptre) , l’angle de réfraction sera nul , donc le rayon entrera
verticalement sans déviation.
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