Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie
Cinématique : description du mouvement
Référentiels, trajectoires, vitesse et vecteur vitesse — programme de Spécialité Physique-Chimie 1re
À propos de cette page
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 12 questions
Qu'est-ce qu'un référentiel ?
- A. Un repère d'espace uniquement
- B. Un objet de référence associé à un repère d'espace et à une horloge
- C. Une unité de mesure de la vitesse
- D. Un instrument de mesure des angles
Réponse
B. Un objet de référence associé à un repère d'espace et à une horloge — Un référentiel = objet de référence + repère d'espace + horloge.
Le mouvement d'un objet est :
- A. Toujours le même quel que soit l'observateur
- B. Relatif : il dépend du référentiel choisi
- C. Indépendant du référentiel
- D. Décrit uniquement par la trajectoire
Réponse
B. Relatif : il dépend du référentiel choisi — Le mouvement est relatif : la description dépend du référentiel.
La trajectoire d'un point est :
- A. Sa position à un instant donné
- B. L'ensemble de ses vitesses successives
- C. L'ensemble de ses positions successives dans un référentiel
- D. La courbe de sa vitesse en fonction du temps
Réponse
C. L'ensemble de ses positions successives dans un référentiel — La trajectoire est l'ensemble des positions successives dans un référentiel.
Quelle est l'unité SI de la vitesse ?
- A. km/h
- B. m/s²
- C. m/s
- D. N
Réponse
C. m/s — L'unité SI de la vitesse est le mètre par seconde (m/s).
Un objet parcoure 200 m en 25 s. Sa vitesse moyenne est :
- A. 5 m/s
- B. 8 m/s
- C. 225 m/s
- D. 175 m/s
Réponse
B. 8 m/s — v = d/t = 200/25 = 8 m/s.
Pour l'étude du mouvement des planètes autour du Soleil, on utilise le référentiel :
- A. Terrestre
- B. Géocentrique
- C. Héliocentrique
- D. Lunaire
Réponse
C. Héliocentrique — Le référentiel héliocentrique (centré sur le Soleil) est adapté à l'étude des planètes.
La trajectoire d'un objet en chute libre verticale est :
- A. Circulaire
- B. Parabolique
- C. Rectiligne
- D. Elliptique
Réponse
C. Rectiligne — Un objet en chute libre verticale décrit une droite verticale : trajectoire rectiligne.
90 km/h correspond à :
- A. 25 m/s
- B. 90 m/s
- C. 0,025 m/s
- D. 324 m/s
Réponse
A. 25 m/s — 90 km/h ÷ 3,6 = 25 m/s.
En chronophotographie, si T est la période de flash, la vitesse approchée en Mᵢ est :
- A. OMᵢ / T
- B. Mᵢ₋₁Mᵢ₊₁ / 2T
- C. Mᵢ₋₁Mᵢ / T
- D. OMᵢ / 2T
Réponse
B. Mᵢ₋₁Mᵢ₊₁ / 2T — v(Mᵢ) ≈ |M_{i-1}M_{i+1}| / (2T).
Un MRU est un mouvement :
- A. Rectiligne avec accélération constante
- B. Rectiligne avec vitesse constante
- C. Circulaire avec vitesse constante
- D. Quelconque avec vitesse nulle
Réponse
B. Rectiligne avec vitesse constante — MRU = Mouvement Rectiligne Uniforme : trajectoire droite, vitesse constante.
Dans quel référentiel un passager assis dans un train est-il immobile ?
- A. Terrestre
- B. Héliocentrique
- C. Référentiel du train
- D. Géocentrique
Réponse
C. Référentiel du train — Dans le référentiel lié au train, le passager reste à la même position → immobile.
Quelle grandeur est nulle dans un MRU ?
- A. La vitesse
- B. La position
- C. L'accélération
- D. La trajectoire
Réponse
C. L'accélération — Dans un MRU, la vitesse est constante donc l'accélération est nulle.
Niveau moyen — 12 questions
Le vecteur vitesse instantanée $\vec{v}$ en un point M est :
- A. Perpendiculaire à la trajectoire en M
- B. Tangent à la trajectoire en M, dans le sens du mouvement
- C. Dirigé vers le centre de courbure
- D. Opposé au sens du mouvement
Réponse
B. Tangent à la trajectoire en M, dans le sens du mouvement — Le vecteur vitesse est tangent à la trajectoire et orienté dans le sens du mouvement.
Dans un MRUV, le vecteur accélération est :
- A. Nul
- B. Variable en direction
- C. Constant (direction, sens, norme fixes)
- D. Perpendiculaire à la vitesse
Réponse
C. Constant (direction, sens, norme fixes) — Par définition du MRUV, l'accélération est un vecteur constant.
Un objet part de $x_0 = 0$, $v_0 = 0$ avec $a = 4 \text{ m/s}^2$. Sa position à $t = 3 \text{ s}$ est :
- A. 12 m
- B. 18 m
- C. 36 m
- D. 6 m
Réponse
B. 18 m — x = ½at² = ½×4×9 = 18 m.
Pour le même objet ($a = 4 \text{ m/s}^2$, $v_0 = 0$), la vitesse à $t = 5 \text{ s}$ est :
- A. 4 m/s
- B. 10 m/s
- C. 20 m/s
- D. 50 m/s
Réponse
C. 20 m/s — v = at = 4×5 = 20 m/s.
En chronophotographie à $f = 50 \text{ Hz}$, la période T est :
- A. 50 s
- B. 0,5 s
- C. 0,02 s
- D. 2 s
Réponse
C. 0,02 s — T = 1/f = 1/50 = 0,02 s.
Sur une chronophotographie, les distances entre positions consécutives diminuent. Le mouvement est :
- A. Uniforme
- B. Accéléré
- C. Décéléré
- D. Circulaire
Réponse
C. Décéléré — Des espaces décroissants → vitesse décroissante → mouvement décéléré.
La dérivée du vecteur position $\overrightarrow{OM}$ par rapport au temps donne :
- A. Le vecteur accélération
- B. Le vecteur déplacement
- C. Le vecteur vitesse
- D. La trajectoire
Réponse
C. Le vecteur vitesse — $\vec{v} = d\overrightarrow{OM}/dt$ par définition.
Un mobile a $v_0 = 10 \text{ m/s}$ et $a = -2 \text{ m/s}^2$. Il s'arrête au bout de :
- A. 2 s
- B. 5 s
- C. 10 s
- D. 20 s
Réponse
B. 5 s — 0 = 10 - 2t → t = 5 s.
L'unité de l'accélération est :
- A. m/s
- B. m·s
- C. m/s²
- D. N/m
Réponse
C. m/s² — L'accélération = variation de vitesse / durée → m/s ÷ s = m/s².
Les équations horaires d'un MRUV sur l'axe Ox sont :
- A. x = v₀t ; v = v₀
- B. x = ½at² + v₀t + x₀ ; v = v₀ + at
- C. x = at² ; v = a
- D. x = v₀ ; v = at
Réponse
B. x = ½at² + v₀t + x₀ ; v = v₀ + at — MRUV : v(t) = v₀ + at et x(t) = x₀ + v₀t + ½at².
Un objet a $x(t) = 5t^2$. Quelle est la nature de son mouvement ?
- A. MRU
- B. MRUV accéléré
- C. MRUV décéléré
- D. Circulaire
Réponse
B. MRUV accéléré — x = ½at² avec a = 10 m/s² > 0, v₀ = 0, x₀ = 0 → MRUV accéléré.
Le vecteur déplacement $\overrightarrow{M_1 M_2}$ est égal à :
- A. $\overrightarrow{OM_1} - \overrightarrow{OM_2}$
- B. $\overrightarrow{OM_2} - \overrightarrow{OM_1}$
- C. $\overrightarrow{OM_1} + \overrightarrow{OM_2}$
- D. $|\overrightarrow{OM_2}| - |\overrightarrow{OM_1}|$
Réponse
B. $\overrightarrow{OM_2} - \overrightarrow{OM_1}$ — $\overrightarrow{M_1M_2} = \overrightarrow{OM_2} - \overrightarrow{OM_1}$ (relation de Chasles).
Niveau difficile — 12 questions
Dans un mouvement circulaire uniforme, l'accélération est :
- A. Nulle
- B. Tangente au cercle
- C. Centripète (dirigée vers le centre)
- D. Constante en direction
Réponse
C. Centripète (dirigée vers le centre) — En MCU, $\vec{a}$ est centripète (perpendiculaire à $\vec{v}$, vers le centre) et non nul car la direction de $\vec{v}$ change.
Un objet a $\vec{a}$ perpendiculaire à $\vec{v}$ à tout instant. Que peut-on affirmer ?
- A. La norme de $\vec{v}$ augmente
- B. La norme de $\vec{v}$ est constante
- C. La trajectoire est rectiligne
- D. L'objet est à l'arrêt
Réponse
B. La norme de $\vec{v}$ est constante — Si $\vec{a} \perp \vec{v}$, le travail de la force est nul → $\|\vec{v}\|$ reste constante (seule la direction change).
Un projectile lancé horizontalement a pour équations $x = v_0 t$ et $z = \frac{1}{2}gt^2$. Sa trajectoire est :
- A. Rectiligne
- B. Circulaire
- C. Parabolique
- D. Elliptique
Réponse
C. Parabolique — En éliminant t : z = (g/2v₀²)x², c'est une parabole.
Pour un MRUV, le graphe $v = f(t)$ est :
- A. Une courbe parabolique
- B. Une constante
- C. Une droite affine
- D. Un cercle
Réponse
C. Une droite affine — v(t) = v₀ + at est une fonction affine de t → droite affine.
On mesure $|M_0M_2| = 0{,}40 \text{ m}$ à $T = 0{,}1 \text{ s}$. Puis $|M_1M_3| = 0{,}60 \text{ m}$. L'accélération approchée est :
- A. 1 m/s²
- B. 2 m/s²
- C. 5 m/s²
- D. 10 m/s²
Réponse
C. 5 m/s² — v₁ ≈ 0,40/(2×0,1) = 2 m/s ; v₂ ≈ 0,60/(2×0,1) = 3 m/s ; a ≈ (3-2)/(0,2) = 5 m/s² (approximation).
Un objet a $v_0 = 20 \text{ m/s}$ et décélère avec $a = -4 \text{ m/s}^2$. La distance parcourue avant l'arrêt est :
- A. 5 m
- B. 25 m
- C. 50 m
- D. 80 m
Réponse
C. 50 m — t_arrêt = 20/4 = 5 s ; x = 20×5 + ½×(-4)×25 = 100 - 50 = 50 m.
Le graphe $x = f(t)$ d'un MRU est :
- A. Une parabole
- B. Une droite passant par l'origine
- C. Une droite affine (de pente v₀)
- D. Une exponentielle
Réponse
C. Une droite affine (de pente v₀) — x(t) = x₀ + v₀t est affine en t → droite de pente v₀ avec ordonnée à l'origine x₀.
Quelle propriété du vecteur vitesse change dans un mouvement circulaire uniforme ?
- A. Sa norme
- B. Son sens uniquement
- C. Sa direction
- D. Sa norme et sa direction
Réponse
C. Sa direction — En MCU, $\|\vec{v}\|$ reste constante mais la direction change en permanence.
Un objet a $x(t) = 3 - 2t + t^2$. Calculez la vitesse à $t = 0$ :
- A. 3 m/s
- B. −2 m/s
- C. 2 m/s
- D. 1 m/s
Réponse
B. −2 m/s — v(t) = dx/dt = -2 + 2t → v(0) = -2 m/s (sens négatif de l'axe).
Pour l'objet $x(t) = 3 - 2t + t^2$, le mouvement est-il décéléré puis accéléré ou toujours accéléré ?
- A. Toujours accéléré
- B. Décéléré jusqu'à t=1 s puis accéléré
- C. Toujours décéléré
- D. Uniforme
Réponse
B. Décéléré jusqu'à t=1 s puis accéléré — v(t) = -2+2t = 0 pour t = 1 s. Avant : |v| décroît (décéléré) ; après : |v| croît (accéléré). L'accélération a = 2 m/s² est constante positive.
La différence entre vitesse scalaire et norme du vecteur vitesse moyen est :
- A. Il n'y a pas de différence
- B. La vitesse scalaire est d/Δt (chemin parcouru) ; la norme du vecteur vitesse moyen est |ΔOM|/Δt (déplacement)
- C. La vitesse scalaire est toujours nulle
- D. La norme du vecteur vitesse moyen est toujours plus grande
Réponse
B. La vitesse scalaire est d/Δt (chemin parcouru) ; la norme du vecteur vitesse moyen est |ΔOM|/Δt (déplacement) — La vitesse moyenne scalaire utilise la distance réelle parcourue ; la norme du vecteur vitesse moyen utilise le module du déplacement (distance entre positions). Elles diffèrent si la trajectoire n'est pas rectiligne.
Un objet a $\vec{v} = (3\vec{i} + 4\vec{j}) \text{ m/s}$. Sa vitesse instantanée est :
- A. 7 m/s
- B. 3,5 m/s
- C. 5 m/s
- D. 1 m/s
Réponse
C. 5 m/s — $v = \sqrt{3^2+4^2} = \sqrt{9+16} = \sqrt{25} = 5 \text{ m/s}$.
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