Ressources · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
Mouvement : système, référentiel et vecteur vitesse
Système, échelles et modèle du point ; trajectoires ; référentiels et relativité du mouvement, vitesses dans une translation ; vitesse moyenne, vecteur déplacement et vecteur vitesse moyenne ; vecteur vitesse sur une chronophotographie ou en Python ; mouvement rectiligne uniforme ou non uniforme.
À propos de cette page
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
Pour décrire un mouvement, il faut d’abord préciser…
- A. la masse et le volume du système
- B. le système et le référentiel choisi
- C. la forme exacte de l’objet étudié
- D. la durée totale de l’expérience
Réponse
B. le système et le référentiel choisi — Sans système ni référentiel, aucune description n’a de sens : le mouvement est relatif au référentiel.
Pour étudier une sonde spatiale en route vers Jupiter, le référentiel le plus adapté est…
- A. le référentiel terrestre
- B. le référentiel géocentrique
- C. le référentiel de la sonde
- D. le référentiel héliocentrique
Réponse
D. le référentiel héliocentrique — La sonde voyage entre les planètes, autour du Soleil : référentiel héliocentrique.
Une trajectoire rectiligne est…
- A. une portion de droite
- B. une portion de cercle
- C. une courbe quelconque
- D. une suite de points immobiles
Réponse
A. une portion de droite — Rectiligne : portion de droite ; circulaire : portion de cercle ; curviligne : courbe quelconque.
L’unité du Système international pour la valeur d’une vitesse est…
- A. le km·h⁻¹
- B. le m·s⁻²
- C. le m·s⁻¹
- D. le s·m⁻¹
Réponse
C. le m·s⁻¹ — Une distance en mètres divisée par une durée en secondes : m·s⁻¹. Le km·h⁻¹ est une unité usuelle, pas celle du SI.
Sur une chronophotographie, les positions sont enregistrées…
- A. à des distances égales entre elles
- B. à des instants choisis au hasard
- C. à intervalles de temps égaux
- D. au début et à la fin seulement
Réponse
C. à intervalles de temps égaux — La durée τ entre deux images est constante ; ce sont les distances qui renseignent sur la vitesse.
Un mouvement rectiligne uniforme a…
- A. une trajectoire droite et une vitesse constante
- B. une trajectoire circulaire et une vitesse constante
- C. une trajectoire droite et une vitesse croissante
- D. une trajectoire quelconque et une vitesse nulle
Réponse
A. une trajectoire droite et une vitesse constante — Rectiligne = trajectoire droite ; uniforme = valeur de la vitesse constante.
Sur une chronophotographie, le vecteur vitesse approché en Mᵢ a pour origine…
- A. le point suivant Mᵢ₊₁
- B. l’origine du repère
- C. le centre de la trajectoire
- D. le point Mᵢ lui-même
Réponse
D. le point Mᵢ lui-même — Le vecteur vitesse en Mᵢ part de Mᵢ, dans la direction et le sens de Mᵢ vers Mᵢ₊₁ ; sa longueur dépend de l’échelle des vitesses.
Un passager assis dans un avion en vol est immobile…
- A. par rapport au sol survolé
- B. par rapport à son siège
- C. par rapport au Soleil
- D. dans tous les référentiels
Réponse
B. par rapport à son siège — Sa position ne change pas par rapport à l’avion, mais il se déplace par rapport au sol.
Modéliser une toupie par son centre fait perdre l’information sur…
- A. sa rotation sur elle-même
- B. sa trajectoire sur la table
- C. la durée de son déplacement
- D. la distance qu’elle parcourt
Réponse
A. sa rotation sur elle-même — Le centre ne tourne pas : la rotation de la toupie sur elle-même est perdue ; trajectoire, durée et distance restent décrites.
Le référentiel géocentrique a pour objet de référence…
- A. le sol du laboratoire
- B. le centre de la Terre
- C. le centre du Soleil
- D. la surface de la Lune
Réponse
B. le centre de la Terre — Centre de la Terre, avec des axes pointant vers trois étoiles lointaines ; le sol est l’objet du référentiel terrestre.
Sur une chronophotographie, des points alignés dont les écarts diminuent traduisent un mouvement…
- A. rectiligne accéléré
- B. rectiligne uniforme
- C. rectiligne ralenti
- D. circulaire uniforme
Réponse
C. rectiligne ralenti — Alignés → rectiligne ; écarts décroissants à τ constant → la vitesse diminue.
La norme du vecteur déplacement entre deux positions est…
- A. la distance parcourue sur la trajectoire
- B. la durée qui sépare les deux dates
- C. la vitesse moyenne entre les deux
- D. la distance en ligne droite entre elles
Réponse
D. la distance en ligne droite entre elles — C’est la longueur MM′ de la corde, pas celle du chemin suivi.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Une vitesse de 81 km·h⁻¹ vaut…
- A. 291,6 m·s⁻¹
- B. 8,1 m·s⁻¹
- C. 2,25 m·s⁻¹
- D. 22,5 m·s⁻¹
Réponse
D. 22,5 m·s⁻¹ — On divise par 3,6 : 81 ÷ 3,6 = 22,5 m·s⁻¹. Multiplier donnerait 291,6, absurde pour une voiture.
Une trottinette parcourt 450 m en 1 min 15 s. Sa vitesse moyenne vaut…
- A. 6,0 m·s⁻¹
- B. 7,5 m·s⁻¹
- C. 3,9 m·s⁻¹
- D. 0,17 m·s⁻¹
Réponse
A. 6,0 m·s⁻¹ — 1 min 15 s = 75 s ; v = 450 ÷ 75 = 6,0 m·s⁻¹ (7,5 vient de 450 ÷ 60, en oubliant les 15 s).
Chronophotographie avec τ = 35 ms : deux positions successives sont distantes, en réalité, de 2,1 cm. La vitesse vaut environ…
- A. 0,060 m·s⁻¹
- B. 6,0 m·s⁻¹
- C. 0,60 m·s⁻¹
- D. 1,7 m·s⁻¹
Réponse
C. 0,60 m·s⁻¹ — v = 0,021 m ÷ 0,035 s = 0,60 m·s⁻¹ : cm en m et ms en s.
Un cycliste roule à 5,5 m·s⁻¹ pendant 4 min. La distance parcourue est…
- A. 22 m
- B. 1,32 km
- C. 13,2 km
- D. 132 m
Réponse
B. 1,32 km — d = v × Δt = 5,5 × 240 = 1 320 m = 1,32 km. Oublier de convertir les minutes donne 22 m.
Échelle des vitesses : 1 cm ↔ 0,4 m·s⁻¹. Une vitesse de 1,8 m·s⁻¹ est représentée par une flèche de…
- A. 4,5 cm
- B. 0,72 cm
- C. 2,2 cm
- D. 7,2 cm
Réponse
A. 4,5 cm — Longueur = 1,8 ÷ 0,4 = 4,5 cm (0,72 vient d’une multiplication).
Un escalier mécanique droit monte à 0,50 m·s⁻¹ par rapport au sol ; Inès gravit les marches à 0,70 m·s⁻¹ par rapport à l’escalier. Par rapport au sol, elle monte à…
- A. 0,20 m·s⁻¹
- B. 0,70 m·s⁻¹
- C. 1,20 m·s⁻¹
- D. 0,35 m·s⁻¹
Réponse
C. 1,20 m·s⁻¹ — L’escalier est en translation rectiligne : v = 0,70 + 0,50 = 1,20 m·s⁻¹ (0,20 serait le cas où elle descendrait les marches).
Des points régulièrement espacés sur un cercle, enregistrés à τ constant, traduisent un mouvement…
- A. rectiligne uniforme
- B. circulaire uniforme
- C. circulaire accéléré
- D. curviligne ralenti
Réponse
B. circulaire uniforme — Trajectoire circulaire et écarts égaux : valeur de la vitesse constante.
Le vecteur déplacement de A(1 ; 2) à B(4 ; 6), coordonnées en mètres, a pour norme…
- A. 7 m
- B. 3 m
- C. 25 m
- D. 5 m
Réponse
D. 5 m — Coordonnées (3 ; 4), norme √(9 + 16) = √25 = 5 m (25 m oublie la racine).
Deux positions successives, à 0,050 s d’intervalle : M₁(0,50 ; 0,20) et M₂(0,65 ; 0,28), en m. La valeur v₁ vaut environ…
- A. 4,6 m·s⁻¹
- B. 3,4 m·s⁻¹
- C. 1,6 m·s⁻¹
- D. 3,0 m·s⁻¹
Réponse
B. 3,4 m·s⁻¹ — M₁M₂ = √(0,15² + 0,08²) = √0,0289 = 0,17 m ; v₁ ≈ 0,17 ÷ 0,050 = 3,4 m·s⁻¹ (4,6 additionne les coordonnées, 3,0 n’utilise que x, 1,6 que y).
Un cheval au trot parcourt 4,0 km en 15 min. Sa vitesse moyenne vaut…
- A. 16 km·h⁻¹
- B. 0,27 km·h⁻¹
- C. 60 km·h⁻¹
- D. 4,4 km·h⁻¹
Réponse
A. 16 km·h⁻¹ — 15 min = 0,25 h ; v = 4,0 ÷ 0,25 = 16 km·h⁻¹ (4,4 est la même vitesse en m·s⁻¹ ; 0,27 divise par 15 sans convertir les minutes).
Dans un programme, la ligne vx = (x[i+1] - x[i]) / dt calcule…
- A. la distance totale parcourue
- B. la position du point à la date i
- C. la durée entre deux images
- D. une coordonnée du vecteur vitesse en Mᵢ
Réponse
D. une coordonnée du vecteur vitesse en Mᵢ — Écart d’abscisse entre deux positions successives divisé par la durée : coordonnée vx du vecteur vitesse en Mᵢ.
Sur une plage, un crabe passe de A(0 ; 0) à B(1,6 ; 1,2), en m, en 2,0 s. Le vecteur vitesse moyenne a pour norme…
- A. 1,4 m·s⁻¹
- B. 0,80 m·s⁻¹
- C. 1,0 m·s⁻¹
- D. 2,0 m·s⁻¹
Réponse
C. 1,0 m·s⁻¹ — AB = √(2,56 + 1,44) = 2,0 m ; 2,0 ÷ 2,0 = 1,0 m·s⁻¹ (1,4 additionne les coordonnées, 0,80 n’utilise que x, 2,0 est la norme du déplacement).
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Entre deux dates, la vitesse moyenne d’un mobile vaut 3,0 m·s⁻¹. La norme de son vecteur vitesse moyenne peut valoir…
- A. 2,4 m·s⁻¹
- B. 3,6 m·s⁻¹
- C. 4,5 m·s⁻¹
- D. 6,0 m·s⁻¹
Réponse
A. 2,4 m·s⁻¹ — Le déplacement (en ligne droite) n’est jamais plus long que le chemin parcouru : la norme du vecteur vitesse moyenne est inférieure ou égale à 3,0 m·s⁻¹.
Un motard prend un virage à vitesse de valeur constante. Son vecteur vitesse…
- A. reste constant pendant le virage
- B. est dirigé vers le centre du virage
- C. change de direction à chaque instant
- D. voit sa valeur augmenter
Réponse
C. change de direction à chaque instant — Tangent à une trajectoire courbe, il change de direction : il n’est pas constant, même si sa valeur l’est.
Des points alignés et équidistants sur une chronophotographie prouvent un mouvement rectiligne uniforme…
- A. dans tous les référentiels
- B. dans le référentiel de la prise de vue
- C. seulement si l’objet est ponctuel
- D. seulement si τ est très court
Réponse
B. dans le référentiel de la prise de vue — La description vaut pour le référentiel lié à l’appareil ; dans un autre référentiel, le mouvement peut être différent.
Pour étudier sa révolution autour du Soleil, la Terre est modélisée par un point. Ce modèle ne permet pas de décrire…
- A. sa trajectoire autour du Soleil
- B. la durée d’une année
- C. sa vitesse autour du Soleil
- D. l’alternance du jour et de la nuit
Réponse
D. l’alternance du jour et de la nuit — Le jour et la nuit viennent de la rotation de la Terre sur elle-même, information perdue avec le modèle du point.
Lequel de ces systèmes est en translation par rapport au sol ?
- A. une porte que l’on ouvre en grand
- B. la roue avant d’un vélo qui avance
- C. les pales d’un ventilateur allumé
- D. la cabine d’un ascenseur qui monte
Réponse
D. la cabine d’un ascenseur qui monte — Dans la cabine, tout segment garde la même direction : translation. La porte, la roue et les pales tournent : leurs segments changent de direction.
Un élève calcule v = M₃M₄ ÷ τ avec M₃M₄ = 2,4 cm mesuré sur un document où 1 cm représente 6 cm, et τ = 120 ms. Il trouve 0,20 m·s⁻¹. Son erreur :
- A. il a mal converti τ en secondes
- B. il a oublié l’échelle du document
- C. il aurait dû multiplier par τ
- D. il n’y a aucune erreur
Réponse
B. il a oublié l’échelle du document — Distance réelle : 2,4 × 6 = 14,4 cm = 0,144 m ; v = 0,144 ÷ 0,120 = 1,2 m·s⁻¹. Il a utilisé 0,024 m au lieu de 0,144 m.
Un satellite géostationnaire est…
- A. immobile dans le référentiel terrestre
- B. immobile dans le référentiel géocentrique
- C. immobile dans le référentiel héliocentrique
- D. immobile dans tous les référentiels
Réponse
A. immobile dans le référentiel terrestre — Il tourne avec la Terre en un jour : il reste au-dessus du même point du sol, mais décrit un cercle dans le référentiel géocentrique.
Entre deux instants, un point parcourt 30 m le long d’un arc de cercle. La norme de son vecteur déplacement est…
- A. égale à 30 m
- B. supérieure à 30 m
- C. inférieure à 30 m
- D. obligatoirement nulle
Réponse
C. inférieure à 30 m — La corde qui joint les deux positions est plus courte que l’arc parcouru.
Sur un tapis de course, la bande défile vers l’arrière à 3,0 m·s⁻¹ par rapport au sol ; le coureur court vers l’avant à 3,0 m·s⁻¹ par rapport à la bande. Par rapport au sol, le coureur…
- A. recule à 6,0 m·s⁻¹
- B. avance à 6,0 m·s⁻¹
- C. reste sur place
- D. avance à 3,0 m·s⁻¹
Réponse
C. reste sur place — Axe vers l’avant : v = 3,0 + (−3,0) = 0 : le coureur est immobile par rapport au sol, en mouvement par rapport à la bande.
Pour calculer v₃, un élève mesure par erreur M₃M₅ et divise par τ. La valeur obtenue est…
- A. environ deux fois trop petite
- B. juste si le mouvement est uniforme
- C. juste dans tous les cas
- D. environ deux fois trop grande
Réponse
D. environ deux fois trop grande — M₃M₅ correspond à deux intervalles, donc à 2τ : en divisant par τ, il obtient environ le double de la vitesse, même pour un mouvement uniforme.
Le graphique x = f(t) d’un mobile qui se déplace sur un axe est une courbe qui se redresse de plus en plus. Son mouvement est…
- A. rectiligne accéléré
- B. rectiligne uniforme
- C. rectiligne ralenti
- D. circulaire uniforme
Réponse
A. rectiligne accéléré — x augmente de plus en plus à chaque seconde : les distances parcourues pendant des durées égales croissent, la vitesse augmente.
Un objet décrit une trajectoire circulaire, et la valeur de sa vitesse diminue. Son vecteur vitesse…
- A. ne change que de valeur
- B. change de direction et de valeur
- C. ne change que de direction
- D. reste constant
Réponse
B. change de direction et de valeur — Sur un cercle, la direction change toujours ; ici la valeur diminue aussi : deux caractéristiques varient.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
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