Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie
Énergie mécanique et conservation
Énergie cinétique, énergie potentielle et conservation de l'énergie mécanique (programme Spé 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
L'énergie cinétique d'un objet de masse $m$ à la vitesse $v$ est :
- A. $mv^2$
- B. $\frac{1}{2}mv^2$
- C. $\frac{1}{2}mv$
- D. $\frac{mv^2}{g}$
Réponse
B. $\frac{1}{2}mv^2$ — $E_c = \frac{1}{2}mv^2$ est la formule de l'énergie cinétique.
L'unité de l'énergie est :
- A. Newton (N)
- B. Watt (W)
- C. Joule (J)
- D. Pascal (Pa)
Réponse
C. Joule (J) — L'énergie se mesure en joules (J).
L'énergie cinétique d'un objet au repos est :
- A. Positive
- B. Négative
- C. Nulle
- D. Égale à $mg$
Réponse
C. Nulle — Si $v = 0$, alors $E_c = \frac{1}{2}m \times 0^2 = 0$.
L'énergie potentielle de pesanteur dépend de :
- A. La vitesse uniquement
- B. La masse et l'altitude
- C. La masse uniquement
- D. La nature du sol
Réponse
B. La masse et l'altitude — $E_p = mgz$ dépend de la masse $m$ et de l'altitude $z$.
Le travail d'une force perpendiculaire au déplacement est :
- A. Maximal
- B. Négatif
- C. Nul
- D. Égal à $Fd$
Réponse
C. Nul — $W = Fd\cos 90° = 0$. La force perpendiculaire ne travaille pas.
L'énergie mécanique est la somme de :
- A. $E_c + E_p$
- B. $E_c - E_p$
- C. $E_p / E_c$
- D. $E_c \times E_p$
Réponse
A. $E_c + E_p$ — $E_m = E_c + E_p$, somme de l'énergie cinétique et potentielle.
Sans frottement, l'énergie mécanique :
- A. Augmente
- B. Diminue
- C. Est conservée (constante)
- D. Devient nulle
Réponse
C. Est conservée (constante) — En l'absence de forces dissipatives, $E_m$ est conservée.
Le poids $\vec{P} = m\vec{g}$ effectue un travail :
- A. Nul quelle que soit la situation
- B. Positif quand l'objet monte
- C. Positif quand l'objet descend
- D. Toujours négatif
Réponse
C. Positif quand l'objet descend — Quand l'objet descend, le poids est dans le sens du déplacement : $W(\vec{P}) > 0$.
Si la vitesse d'un objet double, son énergie cinétique :
- A. Double
- B. Quadruple
- C. Est divisée par 2
- D. Reste identique
Réponse
B. Quadruple — $E_c \propto v^2$ : doubler $v$ multiplie $E_c$ par 4.
Le théorème de l'énergie cinétique énonce que $\Delta E_c$ est égal à :
- A. La somme des forces
- B. La somme des travaux de toutes les forces
- C. Le travail du poids seul
- D. $E_p$
Réponse
B. La somme des travaux de toutes les forces — $\Delta E_c = \sum W_{\text{toutes forces}}$.
La référence de l'énergie potentielle (altitude $z = 0$) :
- A. Doit toujours être le sol
- B. Est fixée à la Terre
- C. Est choisie librement
- D. Modifie la valeur de $\Delta E_p$
Réponse
C. Est choisie librement — La référence est un choix ; seule la variation $\Delta E_p$ est physiquement significative.
La réaction normale $\vec{N}$ exercée par un plan horizontal :
- A. Travaille positivement
- B. A un travail nul
- C. Travaille négativement
- D. Dépend de la vitesse
Réponse
B. A un travail nul — $\vec{N}$ est perpendiculaire au déplacement → $W(\vec{N}) = 0$.
Niveau moyen — 12 questions
Un objet de 2 kg roule à 10 m/s. Son énergie cinétique est :
- A. 20 J
- B. 100 J
- C. 200 J
- D. 400 J
Réponse
B. 100 J — $E_c = \frac{1}{2} \times 2 \times 100 = 100\,\text{J}$.
Un objet de 3 kg est à $z = 5\,\text{m}$ (sol = référence, $g = 10$). Son énergie potentielle est :
- A. 15 J
- B. 75 J
- C. 150 J
- D. 30 J
Réponse
C. 150 J — $E_p = 3 \times 10 \times 5 = 150\,\text{J}$.
Un objet de 1 kg tombe librement de 5 m ($g = 10\,\text{m/s}^2$). Sa vitesse à l'impact est :
- A. 5 m/s
- B. 10 m/s
- C. 50 m/s
- D. $\sqrt{50}$ m/s
Réponse
B. 10 m/s — $v = \sqrt{2 \times 10 \times 5} = \sqrt{100} = 10\,\text{m/s}$.
L'énergie mécanique d'un objet ($m = 2\,\text{kg}$, $v = 4\,\text{m/s}$, $z = 3\,\text{m}$, $g = 10$) est :
- A. 16 J
- B. 60 J
- C. 76 J
- D. 46 J
Réponse
C. 76 J — $E_m = \frac{1}{2} \times 2 \times 16 + 2 \times 10 \times 3 = 16 + 60 = 76\,\text{J}$.
Un objet lancé verticalement à $v_0 = 10\,\text{m/s}$ depuis le sol ($g = 10$). Sa hauteur maximale est :
- A. 1 m
- B. 5 m
- C. 10 m
- D. 20 m
Réponse
B. 5 m — $h_{\max} = \frac{v_0^2}{2g} = \frac{100}{20} = 5\,\text{m}$.
Avec frottements, l'énergie mécanique :
- A. Augmente
- B. Reste constante
- C. Diminue
- D. Dépend de la direction
Réponse
C. Diminue — Les frottements dissipent de l'énergie → $\Delta E_m < 0$.
$W(\vec{P}) = -(\Delta E_p)$ signifie que :
- A. Poids et Ep s'ajoutent toujours
- B. Quand Ep augmente, le poids a un travail positif
- C. Quand Ep augmente, le poids a un travail négatif
- D. Ep est toujours positive
Réponse
C. Quand Ep augmente, le poids a un travail négatif — Si l'objet monte ($\Delta E_p > 0$), $W(\vec{P}) < 0$ : le poids s'oppose à la montée.
Une bille descend de $h = 3{,}2\,\text{m}$ (sans frottement, $g = 10$). En bas, $E_c$ vaut :
- A. 3.2 J
- B. 32 J
- C. 64 J
- D. Dépend de la masse
Réponse
B. 32 J — $E_c = mgh = m \times 10 \times 3{,}2 = 32m$. Pour $m = 1\,\text{kg}$ → 32 J. Elle vaut $mgh$, indépendante de la trajectoire.
Si $E_{m,A} = 200\,\text{J}$ et $E_{m,B} = 150\,\text{J}$, l'énergie dissipée par frottements est :
- A. 350 J
- B. 50 J
- C. 200 J
- D. −50 J
Réponse
B. 50 J — $|W_f| = E_{m,A} - E_{m,B} = 200 - 150 = 50\,\text{J}$.
Au point le plus haut d'un lancer vertical (sans frottement), $E_c$ vaut :
- A. Sa valeur initiale
- B. Deux fois l'énergie initiale
- C. Nulle
- D. $E_p$
Réponse
C. Nulle — Au sommet, $v = 0$ donc $E_c = 0$. Toute l'énergie cinétique est convertie en Ep.
La formule $v = \sqrt{2gh}$ est valide :
- A. Toujours
- B. Seulement avec frottements
- C. Seulement sans frottements (conservation de Em)
- D. Seulement en chute verticale
Réponse
C. Seulement sans frottements (conservation de Em) — Cette formule vient de la conservation de $E_m$, valable uniquement sans frottements.
Un objet de 5 kg glisse depuis $z = 4\,\text{m}$ jusqu'au sol ($g = 9{,}81$). En bas, $E_c$ est :
- A. 196.2 J
- B. 392.4 J
- C. 49.05 J
- D. 98.1 J
Réponse
A. 196.2 J — $E_c = mgh = 5 \times 9{,}81 \times 4 = 196{,}2\,\text{J}$ (si parti du repos).
Niveau difficile — 12 questions
Un bloc descend de $h_1 = 10\,\text{m}$ puis remonte à $h_2$ (sans frottement). La relation entre $h_1$ et $h_2$ est :
- A. $h_2 < h_1$
- B. $h_2 = h_1$
- C. $h_2 > h_1$
- D. $h_2 = h_1/2$
Réponse
B. $h_2 = h_1$ — Sans frottement, $E_m$ est conservée : l'objet peut remonter exactement jusqu'à $h_1$.
On double la masse d'un objet mais sa vitesse reste identique. Son $E_c$ :
- A. Est identique
- B. Est divisée par 2
- C. Double
- D. Quadruple
Réponse
C. Double — $E_c = \frac{1}{2}mv^2$. Si $m$ double et $v$ reste fixe, $E_c$ double.
Pour un pendule oscillant sans frottement, $E_m$ au point le plus bas est :
- A. Nulle
- B. Maximale car Ec est maximale
- C. Égale à $E_m$ en tout point
- D. Minimale car Ep est nulle
Réponse
C. Égale à $E_m$ en tout point — $E_m$ est constante tout au long du mouvement (sans frottement), donc identique en tout point.
Un objet de 2 kg part de $z = 8\,\text{m}$ avec $v = 0$. À $z = 3\,\text{m}$, si $E_m$ n'est pas conservée ($|W_f| = 20\,\text{J}$), $v =$ ?
- A. $\approx 8\,\text{m/s}$
- B. $\approx 7{,}1\,\text{m/s}$
- C. $\approx 6{,}3\,\text{m/s}$
- D. $\approx 5\,\text{m/s}$
Réponse
C. $\approx 6{,}3\,\text{m/s}$ — $E_{m,A} = 2 \times 9{,}81 \times 8 \approx 157\,\text{J}$ ; $E_{m,B} = 157 - 20 = 137\,\text{J}$ ; $E_{p,B} = 2 \times 9{,}81 \times 3 \approx 59\,\text{J}$ ; $E_{c,B} = 78\,\text{J}$ ; $v = \sqrt{2 \times 78 / 2} \approx 8{,}8\,\text{m/s}$.
L'énergie dissipée par frottements se transforme principalement en :
- A. Énergie cinétique
- B. Énergie potentielle
- C. Énergie interne (chaleur)
- D. Énergie mécanique
Réponse
C. Énergie interne (chaleur) — Les frottements convertissent l'énergie mécanique en énergie thermique (chaleur), via l'énergie interne.
Deux objets A (1 kg, 4 m/s) et B (2 kg, 2 m/s) ont des énergies cinétiques :
- A. $E_{c,A} = E_{c,B}$
- B. $E_{c,A} > E_{c,B}$
- C. $E_{c,A} < E_{c,B}$
- D. Impossible à comparer
Réponse
A. $E_{c,A} = E_{c,B}$ — $E_{c,A} = \frac{1}{2} \times 1 \times 16 = 8\,\text{J}$ ; $E_{c,B} = \frac{1}{2} \times 2 \times 4 = 4\,\text{J}$. Attention : A > B !
Un skieur descend une pente. Si les frottements doublent, la vitesse en bas :
- A. Reste identique
- B. Diminue
- C. Double
- D. Quadruple
Réponse
B. Diminue — Plus les frottements dissipent d'énergie, plus la vitesse finale diminue ($E_m$ perdue plus grande).
La force de frottement $f$ sur une piste de longueur $L$ est liée à l'énergie dissipée par :
- A. $f = E_{\text{diss}} / L$
- B. $f = E_{\text{diss}} \times L$
- C. $f = E_{\text{diss}} \times mg$
- D. $f = E_{\text{diss}} / m$
Réponse
A. $f = E_{\text{diss}} / L$ — $|W_f| = f \times L$ donc $f = |W_f| / L$.
Un objet lancé horizontalement depuis une falaise de hauteur $H$ : sa vitesse à l'impact dépend de :
- A. La vitesse initiale uniquement
- B. La hauteur uniquement
- C. La vitesse initiale ET la hauteur
- D. Ni de la vitesse ni de la hauteur
Réponse
C. La vitesse initiale ET la hauteur — $E_m$ est conservée : $\frac{1}{2}mv_0^2 + mgH = \frac{1}{2}mv^2$ → $v = \sqrt{v_0^2 + 2gH}$.
Si au point B l'objet a $E_c = 0$ et $E_p > 0$, alors :
- A. L'objet est au sol
- B. L'objet est au point le plus haut de sa trajectoire
- C. L'énergie mécanique est nulle
- D. L'objet accélère
Réponse
B. L'objet est au point le plus haut de sa trajectoire — $E_c = 0$ signifie $v = 0$ : c'est un point de vitesse nulle, typiquement le sommet de la trajectoire.
Le TEC ($\Delta E_c = \sum W$) est valable :
- A. Seulement sans frottements
- B. Seulement en chute libre
- C. Toujours, quelle que soit la situation
- D. Seulement en mouvement rectiligne
Réponse
C. Toujours, quelle que soit la situation — Le TEC est un théorème général, toujours valable. La conservation de $E_m$ n'est qu'un cas particulier (sans frottement).
Un objet part du repos en A et arrive en B avec $v_B$. Si on répète l'expérience mais avec une masse double, $v_B$ :
- A. Double
- B. Est divisée par 2
- C. Est identique
- D. Quadruple
Réponse
C. Est identique — Conservation de $E_m$ : $mgz_A = \frac{1}{2}mv_B^2$. La masse s'élimine → $v_B = \sqrt{2gz_A}$ indépendant de $m$.
Cours particuliers de spécialité physique-chimie à Marseille, en présentiel ou à distance — un prof qui s'adapte à ton rythme et reprend ce qui coince.
Prof de physique-chimie à Marseille · Cours particuliers au lycée · Aide aux devoirs