Lycée · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
Description d'un mouvement
Référentiel, trajectoire, vitesse et vecteur vitesse — programme de 2nde (lycée général)
À propos de cette page
Calculatrice interdite · Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Devoir surveillé de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.
Exercice 1 — Référentiel et trajectoire
/ 4 pts- Définir le terme référentiel. Donner les trois référentiels usuels en mécanique.
- Un passager dans un bus lit un livre. Décrire son mouvement dans le référentiel du bus et dans le référentiel terrestre.
- Définir la trajectoire d'un mobile et en donner deux exemples.
Exercice 2 — Chronophotographie et vitesse scalaire
/ 5 pts- Une chronophotographie est réalisée à $f = 10$ Hz. Calculer la période de flash $\tau$.
- Les distances entre points consécutifs sont (en cm) : $M_0M_1 = 4{,}0$ ; $M_1M_2 = 4{,}0$ ; $M_2M_3 = 6{,}0$ ; $M_3M_4 = 8{,}0$. Décrire le mouvement entre $M_0$ et $M_1M_2$ d'une part, et entre $M_2$ et $M_3M_4$ d'autre part.
- Calculer la vitesse scalaire du mobile en $M_2$ (en m/s). On rappelle la méthode : $v_i \approx M_{i-1}M_{i+1}/(2\tau)$.
Exercice 3 — Calculs de vitesse
/ 5 pts- Un nageur parcourt 400 m en 6 min 40 s. Calculer sa vitesse moyenne en m/s puis en km/h.
- Un avion vole à 900 km/h. Convertir cette vitesse en m/s.
- En maintenant 250 m/s, en combien de temps un avion parcourt-il 1 500 km ?
Exercice 4 — Vecteur vitesse
/ 4 pts- Définir les quatre caractéristiques du vecteur vitesse $\vec{v}$ en un point $M_i$.
- Donner la relation permettant d'approcher le vecteur vitesse en $M_i$ à partir d'une chronophotographie.
- Pour un mouvement rectiligne uniforme, expliquer pourquoi les vecteurs vitesse successifs sont identiques.
Exercice 5 — Types de mouvements
/ 2 pts- Compléter le tableau suivant (type de mouvement / trajectoire / vitesse) :
Nom Trajectoire Norme de $\vec{v}$ MRU ? ? MRUV accéléré droite ? MCU ? constante
Corrigé détaillé — à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie
Exercice 1 — Référentiel et trajectoire
Corrigé :
1. Un référentiel est un corps de référence associé à une horloge, par rapport auquel on décrit le mouvement d'un objet. Référentiels : terrestre (le sol), géocentrique (centre de la Terre + étoiles lointaines), héliocentrique (centre du Soleil + étoiles lointaines). (1,5 pt)
2. Dans le référentiel du bus : le passager est immobile. Dans le référentiel terrestre : le passager est en mouvement (il se déplace avec le bus). (1,5 pt)
3. La trajectoire est l'ensemble des positions successives occupées par le mobile au cours du temps dans un référentiel donné. Exemples : trajectoire rectiligne (voiture sur autoroute), trajectoire circulaire (cabine de grande roue). (1 pt)
Exercice 2 — Chronophotographie et vitesse scalaire
Corrigé :
1. $\tau = 1/f = 1/10 = 0{,}1$ s. (1 pt)
2. Entre $M_0$ et $M_2$ : les distances sont égales (4,0 = 4,0 cm) → mouvement uniforme. Entre $M_2$ et $M_4$ : les distances augmentent (6,0 < 8,0 cm) → mouvement accéléré. (2 pts)
3. $v_2 \approx M_1M_3/(2\tau) = (4{,}0 + 6{,}0) \text{ cm} / (2 \times 0{,}1) = 10 \text{ cm}/0{,}2 = 50 \text{ cm/s} = 0{,}50$ m/s. (2 pts)
Exercice 3 — Calculs de vitesse
Corrigé :
1. $\Delta t = 6 \times 60 + 40 = 400$ s. $v = 400/400 = 1{,}0$ m/s. En km/h : $1{,}0 \times 3{,}6 = 3{,}6$ km/h. (2 pts)
2. $900 \div 3{,}6 = 250$ m/s. (1 pt)
3. $d = 1\,500\,000$ m ; $\Delta t = d/v = 1\,500\,000/250 = 6\,000$ s $= 100$ min $= 1$ h 40 min. (2 pts)
Exercice 4 — Vecteur vitesse
Corrigé :
1. Point d'application : $M_i$. Direction : tangente à la trajectoire en $M_i$. Sens : sens du mouvement. Module (norme) : valeur de la vitesse scalaire $v_i$ en m/s. (2 pts)
2. $\vec{v_i} \approx \overrightarrow{M_{i-1}M_{i+1}} / (2\tau)$ — le vecteur vitesse est colinéaire à $\overrightarrow{M_{i-1}M_{i+1}}$, de même sens, et de norme $M_{i-1}M_{i+1}/(2\tau)$. (1 pt)
3. En MRU, la trajectoire est une droite (direction constante) et la vitesse est constante (module constant). Donc le vecteur vitesse a la même direction, le même sens et le même module en chaque point : les vecteurs sont identiques. (1 pt)
Exercice 5 — Types de mouvements
Corrigé :
• MRU : trajectoire = droite ; norme = constante.
• MRUV accéléré : trajectoire = droite ; norme = croissante (augmente régulièrement).
• MCU : trajectoire = cercle ; norme = constante. (2 pts — 0,5 pt par case correcte, 4 cases)
Ce contrôle de physique-chimie (2nde) 2ⁿᵈᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Description d'un mouvement » : 5 exercices, 60 minutes, noté sur 20. Le corrigé détaillé est dépliable sous le sujet.
- Exercice 1 — Référentiel et trajectoire/ 4 pts
- Exercice 2 — Chronophotographie et vitesse scalaire/ 5 pts
- Exercice 3 — Calculs de vitesse/ 5 pts
- Exercice 4 — Vecteur vitesse/ 4 pts
- Exercice 5 — Types de mouvements/ 2 pts
Notions évaluées
Référentiel et relativité du mouvement, Système et point matériel, Trajectoire d'un mobile, Durée et chronophotographie, Vitesse scalaire moyenne, Vecteur vitesse.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 60 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Description d'un mouvement » ?
- 60 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé détaillé se déplie sous le sujet, à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 60 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de physique-chimie (2nde) de seconde ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Description d'un mouvement » du programme officiel de physique-chimie (2nde) en seconde, soit Référentiel et relativité du mouvement, Système et point matériel, Trajectoire d'un mobile, Durée et chronophotographie.
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