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Séance 2 : Cinématique Les graphiques ci-dessous représentent la position ou la vitesse d'un objet en mouvement rectiligne en fonction du temps. Quel(s) graphique(s) correspond(ent) à un mouvement uniformément accéléré? Trois mobiles M1, M2 et M3 sont en mouvement rectiligne le long d'un axe x. Le g...

Description

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2018-2019

B.Deschepper

Séance 2 : Cinématique 1. Les graphiques ci-dessous représentent la position ou la vitesse d'un objet en mouvement rectiligne en fonction du temps. Quel(s) graphique(s) correspond(ent) à un mouvement uniformément accéléré ?

2. Trois mobiles M1, M2 et M3 sont en mouvement rectiligne le long d'un axe x. Le graphique ci-contre représente la position de chaque mobile en fonction du temps. Laquelle des proposions cidessous est correcte ? a) Les trois mobile se déplacent à vitesse constante b) Les trois mobiles se déplacent dans le même sens c) M2 se déplace le plus rapidement d) M1 dépasse M2

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3. Un chien courant à 10 m/s est 30 m derrière un lapin qui s'enfuit à la vitesse de 5 m/s. On admettra que les deux animaux sont alignés et se déplacent en ligne droite à vitesse constante. Quand le chien attrapera-t-il le lapin ? a) Après 4 secondes b) Après 5 secondes c) Après 6 secondes d) Après 7 secondes 4. Une voiture possédant initialement une vitesse de 20 m/s freine avec une accélération uniforme de -2 m/s². Quelle sera la distance parcourue avant que la voiture n'arrive à l'arrêt complet ? a) b) c) d)

100 m 150 m 200 m 250 m

5. Un camion accélère uniformément pendant 20 secondes. Durant cet intervalle de temps, sa vitesse passe de 18 km/h à 36 km/h. Quelle distance a-t-il parcourue ? a) b) c) d)

100 m 150 m 200 m 250 m

6. Une pierre est lâchée depuis une fenêtre située à 5 m au-dessus du sol. Les forces de frottement sont négligeables. Quand la pierre touchera-t-elle le sol ? a) b) c) d)

après 0,5 s après 1 s après 1,2 s après 1,8s

7. Un objet est lancé verticalement vers le haut et ensuite retombe librement. L'axe des positions est orienté vers le haut. Les frottements sont négligeables. Parmi les graphes suivants, lequel traduit la vitesse de l'objet au cours du temps ?

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8. Un enfant lance verticalement vers le haut une balle, avec une vitesse initiale de 2 m/s. Les frottements de l'air sont négligeables. Quelle hauteur la balle atteindra-telle ? a) b) c) d)

15 cm 20 cm 25 cm 30 cm

9. Un objet est lancé avec une vitesse horizontale depuis une certaine hauteur par rapport au sol. Parmi les affirmations suivantes, laquelle est correcte ? a) b) c) d)

La portée est fonction de la masse de l'objet Le temps de vol augmente avec la norme de la vitesse initiale de l'objet Le temps de vol est indépendant de la norme de la vitesse initiale de l'objet La portée augmente avec le carré de la norme de la vitesse initiale de l'objet

10. Un projectile est lancé depuis le sol, vers le haut, à la vitesse de 20 m/s sous un angle de 30° avec l'horizontale. Quelle est la hauteur maximale atteinte par le projectile au cours de sa trajectoire ? a) b) c) d)

2m 3m 4m 5m

11. Une voiture se déplace à la vitesse de 72 km/h sur une trajectoire de 100m de rayon. Quelle est la valeur de son accélération ? a) b) c) d)

4 m/s² 4 m/s 8 m/s² 8 m/s

12. Le rayon de la terre au niveau de l'équateur est de 6400 km. Quelle est la vitesse angulaire d'un point au niveau de l'équateur lors de la rotation de la terre sur elle-même ? a) b) c) d)

6,3 .10-5 rad/s 6,3 .10-7 rad/s 7,3 .10-5 rad/s 7,3 .10-7 rad/s

13. Lors de la phase d'essorage de la lessiveuse, le tambour tourne à 1200 tours/min. Quelle est la durée d'un tour de tambour ? a) b) c) d)

0,05 s 0,10 s 0,12 s 0,01 s

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14. Un mobile subit un mouvement à une dimension le long de l’axe x. On suppose qu’au temps t = 0 qui est le moment où on enclenche le chronomètre, ce mobile se trouve en x = +5m (x = 0m coïncidant avec l’origine de l’axe). Sur le graphique ci-dessous, on représente la vitesse v de ce mobile en fonction du temps t Parmi les propositions suivantes concernant l’accélération du mobile, laquelle est correcte ? a) Comme le mobile décélère pendant les trois premières secondes pour ensuite accélérer, l’accélération change de signe au cours du mouvement. b) L’accélération ne change pas de signe et vaut ⎯1 m/s². c) L’accélération ne change pas de signe et vaut +1 m/s². d) L’accélération ne change pas de signe mais il manque des données pour calculer sa valeur numérique. 15. Afin de pouvoir décoller, un avion partant du repos doit atteindre la vitesse de 360 km/h. S'il accélère de manière uniforme, quelle doit être la longueur minimale de piste s'il lui faut 20 secondes pour atteindre cette vitesse ? a) b) c) d)

1 km 2 km 3 km 4 km

16. Un objet est lancé sur une table à la vitesse de 4 m/s. Il s'arrête au bout de 5 s. Son accélération vaut alors a) b) c) d)

-0,8 m/s² +0,8 m/s² -0,4 m/s² +0,4 m/s²

17. Lors d'une chute libre sans frottements ni vitesse initiale, la vitesse d'un corps a) b) c) d)

est constante croît linéairement avec le temps croît quadratiquement avec le temps dépend de la masse du corps

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18.

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Si l'équation de la position d'un mobile en mouvement rectiligne est x (t )=−t 2+6t−5 , on peut prévoir que le mobile change de sens après a) b) c) d)

1 seconde 2 secondes 3 secondes 5 secondes

19. On lance vers le haut, avec une vitesse donnée, une bille de masse M. Celle-ci atteint le somme de sa trajectoire à une hauteur h et retombe au même endroit que son point de départ. Parmi les affirmations suivantes, laquelle est correcte ? a) b) c) d) 20.

Au sommet de sa trajectoire verticale, l'accélération de la bille est nulle La force de lancer diminue progressivement pour devenir nulle au sommet L'accélération de la bille change de sens après son passage par le sommet La force agissant sur la bille est toujours de même sens. La vitesse instantanée d'un objet est un vecteur qui est :

a) b) c) d)

perpendiculaire au vecteur position tangent à la trajectoire dirigé vers le centre du mouvement parallèle au vecteur position

21. D'après le graphe ci-dessous, relatif à un mouvement rectiligne le long de l'axe des x et représentant la vitesse en fonction du temps,

a) b) c) d) 22.

Le corps est immobile le corps est en mouvement rectiligne uniforme Le corps est en mouvement rectiligne uniformément accéléré On ne peut rien dire Voici deux propositions :

A: Une voiture peut accélérer en roulant à une vitesse de module constant B: Il est impossible de prendre un virage avec une accélération de module constant a) b) c) d)

Les deux propositions sont vraies Les deux propositions sont fausses Seule la proposition A est vraie Seule la proposition b est vraie séance n°2 p.5/11

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23. Deux mobiles a et b (voir graphique ci-dessous) roulent sur une même route rectiligne. Quelle est l'affirmation correcte ?

a) b) c) d)

les mobiles a et b se croisent à l'instant t1 les deux mobiles roulent toujours en sens inverse les deux mobiles ne se croisent jamais les deux mobiles roulent parfois en sens inverse

24. Le graphique proposé représente le mouvement rectiligne de trois mobiles M1, M2 et M3 au cours du temps. Quelle est l'affirmation correcte ?

a) b) c) d)

Le mobile M3 freine uniformément le mobile M1 dépasse M2 le mobile M2 croise d'abord M3 le mobile M2 part après M1

25. Un projectile d'une masse de 10 kg est lancé avec une vitesse initiale de 20 m/s vers le haut suivant une direction verticale. On néglige la résistance de l'air. Son accélération est un vecteur de direction verticale... a) b) c) d)

orienté vers le haut et de grandeur constante pendant la montée orienté vers le haut et dont la grandeur varie pendant la montée orienté vers le bas et de grandeur constante pendant la montée orienté vers le bas et dont la grandeur varie pendant la montée

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26. Une voiture se déplace à la vitesse constante de 72 km/h sur une trajectoire circulaire de 100 m de rayon. On demande de calculer son accélération (grandeur, direction et sens). a) La vitesse étant constante, son accélération est nulle b) l'accélération est de 4 m/s² suivant la direction et le sens du vecteur vitesse c) l'accélération est de 4 m/s², dirigée vers le centre de la trajectoire circulaire et perpendiculaire au vecteur vitesse d) l'accélération est de 4 m/s², dirigée vers l'extérieur de la trajectoire et perpendiculaire au vecteur vitesse » 27. Déterminez l'ordre de grandeur de la vitesse linéaire d'un point situé au bord d'un disque qui tourne à vitesse constante de 45 tours/minute et dont le diamètre mesure 18 cm. a) b) c) d)

0,5 m/s 5 m/s 50 m/s aucune de ces réponses

28. Le dessin ci-dessous donne la position d'une particule en fonction du temps. On suppose que le mouvement de cette particule s'effectue le long de l'axe des x. On suppose aussi que la grandeur de la vitesse en A est de 8 m/s et en E de 10 m/s. Quelle est la vitesse moyenne de la particule entre les points A et E ?

a) b) c) d)

0 m/s 1,3 m/s 9 m/s 18 m/s

29. Un train se déplace sur une ligne droite, passe par un point A à une vitesse v0 au temps 0, accélère pendant t1 secondes de manière uniforme et atteint le point B à la vitesse de 2v0. Parmi les équations de mouvement suivantes, laquelle traduit le mouvement décrit ? (t=temps, x=position, v=vitesse, a=accélération) a) b) c) d)

x = v0 + (v0t)²/t1 v = v0 + v0t/t1 a = 2 v0/t1 t = t0 + v0.t1 séance n°2 p.7/11

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30. Une voiture part du repos et met 10 secondes pour parcourir 150 m en MRUA. Quelle distance parcourt-elle durant la 3ème seconde ? a) b) c) d)

6,0 m 7,5 m 13,5 m 15,0 m

31. Une voiture de police est arrêtée à un feu rouge. Une moto grille le feu en roulant à 80 km/h. La voiture démarre avec une accélération constante de 2/9 m/s². Au bout de combien de temps la voiture rattrape-t-elle la moto ? a) b) c) d)

50 s 100 s 150 s 200 s

32. Dans un graphique représentant la position en fonction du temps pour un mouvement rectiligne uniforme, la pente de la droite obtenue : a) b) c) d)

a pour signification physique la vitesse du mobile n'a pas de signification physique a pour signification physique l'accélération du mobile a pour signification physique la distance parcourue par le mobile

33. Une accélération constante de 100km/h² pendant 2 secondes est une accélération habituelle pour a) b) c) d)

un escargot un homme un avion de ligne une fusée

34. En vous basant sur le graphique de la loi des espaces ci-dessous, déterminez le signe de la vitesse initiale v0 et de l'accélération a.

a) b) c) d)

v0 > 0 et a > 0 v0 0 et a < 0 v0 = 0 et a < 0

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35. Une particule suit une trajectoire rectiligne. Au temps t = 0 s, elle se trouve en x = 30 cm. Après 5 s, elle se trouve en x = -40 cm. Quelle est la vitesse moyenne de la particule pendant cet intervalle de temps de 5 s ? a) b) c) d)

2 cm/s -2 cm/s 14 cm/s -14 cm/s

36. Le carré de la vitesse de libération v à la surface d'un planète de rayon R et de masse M est égal au quotient du double produit de la masse de cette planète et de la constante K de gravitation universelle par le rayon de cette planète. Selon vous, la formule de la vitesse de libération serait : a) b) c) d)

v = 2KM/R v² = 2KM/R v = 2KMR v² = 2M/KR

37. Un ascenseur initialement au repos atteint la vitesse de 2 m/s après 2 secondes d'accélération constante. Il maintient ensuite sa vitesse pendant 8 secondes et freine pendant 4 secondes avant de s'arrêter. Quelle est la distance totale parcourue par l'ascenseur ? (on suppose que les phases accélérées sont des MRUA) a) b) c) d)

22 m 28 m 30 m aucune de ces réponses

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38. Le graphique ci-dessous donne la position d'une particule en fonction du temps. On considère trois mouvements rectilignes uniformes notés par des lettres a, b et c. Parmi les quatre propositions, laquelle est correcte ?

a) Pour le mouvement c, la particule est au repos b) Le mouvement b se fait vers l'arrière c) C'est dans le cas du mouvement a que la grandeur de la vitesse est la plus élevée d) Les mouvements a et b se font dans le même sens. 39. Le graphique ci-dessous représente la vitesse d'un objet en fonction du temps.

Quelle est la distance parcourue par l'objet entre t1 = 2 s et t2 = 4 s ? a) b) c) d)

4,5 m 5,5 m 6,5 m 7,5 m

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40. Une voiture, initialement animée d'une vitesse de 60 km/h, freine uniformément. Elle s’arrête au bout de 3 s. Quelle est la distance de freinage ? a) b) c) d)

10 m 25 m 30 m 90 m

41. Un projectile est lancé verticalement vers le haut suivant une direction verticale. Au sommet de sa trajectoire : a) b) c) d)

sa vitesse est nulle son accélération est nulle sa vitesse et son accélération sont nulles sa vitesse est nulle et son accélération est maximale

42. Une balle est lâchée d’une fenêtre située 84 m au dessus du sol. Quand la balle touchera-t-elle le sol ? a) b) c) d)

Environ 1 seconde Environ 2 secondes Environ 3 secondes Environ 4 secondes

SOLUTIONS 1.bcef 2.a 3.c 4.a 5.b 6.b 7.2 8.b 9.c 10.d 11.a 12.c 13.a 14.b 15.a 16.a 17.b 18.c 19.d 20.b 21.b 22.a 23.d 24.b 25.c 26.c 27.d 28.a 29.b 30.b 31.d 32.a 33.a 34.c 35.d 36.b 37.a 38.a 39.c 40.b 41.a 42.d

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