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Physique-Chimie (2nde) 2ⁿᵈᵉ

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Principe d’inertie

Modèle du point matériel et forces qui se compensent ; principe d’inertie et sa contraposée ; immobilité et mouvement rectiligne uniforme pour trouver une force inconnue ; variation du vecteur vitesse entre deux instants voisins quand les forces ne se compensent pas ; chute libre à une dimension, avec ou sans vitesse initiale.

À propos de cette page
Trente-six questions en trois niveaux : le vocabulaire (forces qui se compensent, point matériel, mouvement rectiligne uniforme, chute libre), les calculs (force d’un fil, vitesse sur une chronophotographie, forces perpendiculaires) et les pièges (sommet de la trajectoire, satellite en orbite, freinage en marche arrière, voiture au point mort).

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

  1. Selon le principe d’inertie, un système sur lequel les forces se compensent est :

    • A. en mouvement circulaire uniforme autour d’un axe
    • B. immobile ou en mouvement rectiligne uniforme
    • C. forcément immobile par rapport au sol
    • D. en mouvement rectiligne et accéléré
    Réponse

    B. immobile ou en mouvement rectiligne uniforme — Forces qui se compensent : le vecteur vitesse est constant, nul (repos) ou non nul (mouvement rectiligne uniforme).

  2. Des forces qui s’exercent sur un système se compensent lorsque :

    • A. elles ont toutes la même valeur
    • B. elles ont toutes la même direction
    • C. elles sont toutes verticales
    • D. leur somme vectorielle est nulle
    Réponse

    D. leur somme vectorielle est nulle — La compensation porte sur la somme vectorielle : bout à bout, les flèches reviennent au point de départ.

  3. Un mouvement rectiligne uniforme est un mouvement :

    • A. à trajectoire droite et vitesse de valeur constante
    • B. à trajectoire droite et vitesse croissante
    • C. à trajectoire circulaire et vitesse constante
    • D. à trajectoire quelconque, vitesse constante
    Réponse

    A. à trajectoire droite et vitesse de valeur constante — Rectiligne : trajectoire droite ; uniforme : valeur de la vitesse constante. Le vecteur vitesse est alors constant.

  4. Contraposée du principe d’inertie : si un système n’est ni immobile ni en mouvement rectiligne uniforme, alors :

    • A. il n’est soumis à aucune force
    • B. les forces qui s’exercent se compensent
    • C. les forces ne se compensent pas
    • D. son poids est devenu nul
    Réponse

    C. les forces ne se compensent pas — Si le vecteur vitesse varie, la somme des forces n’est pas nulle.

  5. Modéliser un système par un point matériel, c’est :

    • A. ignorer la masse du système étudié
    • B. étudier sa rotation sur lui-même
    • C. le réduire à un point affecté de sa masse
    • D. remplacer toutes ses forces par son poids
    Réponse

    C. le réduire à un point affecté de sa masse — Le point matériel garde la masse du système mais ignore sa forme et ses rotations.

  6. Un système est en chute libre lorsque :

    • A. il n’est soumis qu’à son poids
    • B. il tombe à vitesse constante
    • C. son poids est compensé par l’air
    • D. il n’est soumis à aucune force
    Réponse

    A. il n’est soumis qu’à son poids — Chute libre : le poids est la seule force, l’action de l’air étant négligée.

  7. Une trousse est posée, immobile, sur un bureau horizontal. Dans le référentiel terrestre :

    • A. aucune force ne s’exerce sur elle
    • B. seul son poids s’exerce sur elle
    • C. la réaction du bureau dépasse son poids
    • D. son poids et la réaction du bureau se compensent
    Réponse

    D. son poids et la réaction du bureau se compensent — Immobile ne veut pas dire sans force : le poids et la réaction du support se compensent.

  8. Lorsque la somme des forces qui s’exercent sur un système n’est pas nulle, son vecteur vitesse :

    • A. reste constant en valeur, en direction et en sens
    • B. varie en valeur, en direction ou les deux
    • C. s’annule immédiatement
    • D. devient perpendiculaire au sol
    Réponse

    B. varie en valeur, en direction ou les deux — C’est la contraposée : une somme non nulle fait varier le vecteur vitesse, sans l’annuler d’un coup.

  9. Le principe d’inertie s’applique, pour des mouvements de courte durée, dans :

    • A. le référentiel terrestre
    • B. le référentiel d’un bus qui freine
    • C. le référentiel d’un manège en rotation
    • D. n’importe quel référentiel
    Réponse

    A. le référentiel terrestre — On l’applique dans le référentiel terrestre ; il ne vaut pas dans un référentiel qui freine, accélère ou tourne.

  10. Deux forces seulement s’exercent sur un système. Pour qu’elles se compensent, elles doivent avoir :

    • A. même direction, même sens, même valeur
    • B. des directions perpendiculaires
    • C. même direction, même valeur, sens opposés
    • D. le même sens et des valeurs différentes
    Réponse

    C. même direction, même valeur, sens opposés — Deux forces se compensent si leur somme est nulle : même direction, même valeur, sens opposés.

  11. Un objet lâché sans vitesse initiale, en chute libre, a pour trajectoire :

    • A. une courbe en forme de parabole
    • B. un arc de cercle
    • C. une droite horizontale
    • D. une droite verticale
    Réponse

    D. une droite verticale — Lâché sans vitesse, il tombe à la verticale : c’est une chute libre à une dimension.

  12. Qui a fait du principe d’inertie la première loi du mouvement, en 1 687 ?

    • A. Galilée
    • B. Isaac Newton
    • C. Johannes Kepler
    • D. Aristote
    Réponse

    B. Isaac Newton — Newton, dans ses Principia (1 687), après les travaux de Galilée et de Descartes. Aristote pensait au contraire qu’un objet lancé doit être poussé pour continuer son mouvement.

Niveau moyen ★★ — 12 questions

  1. Un panneau de masse 0,52 kg est suspendu, immobile, à un fil vertical (g = 9,81 N/kg). La force exercée par le fil vaut :

    • A. 0,52 N
    • B. 9,81 N
    • C. 5,10 N
    • D. 0,053 N
    Réponse

    C. 5,10 N — Immobile : T = P = 0,52 × 9,81 ≈ 5,10 N. 0,053 N viendrait d’une division par g.

  2. Une motoneige avance en ligne droite à vitesse constante sur une piste horizontale ; la force motrice vaut 470 N. Les frottements valent :

    • A. 470 N, opposés au mouvement
    • B. 0 N, puisque la motoneige avance
    • C. moins de 470 N, vers l’arrière
    • D. plus de 470 N, vers l’arrière
    Réponse

    A. 470 N, opposés au mouvement — Mouvement rectiligne uniforme : les forces horizontales se compensent, f = F = 470 N.

  3. Sur une chronophotographie (Δt = 0,08 s), la distance M₃M₄ vaut 3,6 cm. La vitesse au point M₃ vaut environ :

    • A. 0,90 m/s
    • B. 4,5 m/s
    • C. 0,29 m/s
    • D. 0,45 m/s
    Réponse

    D. 0,45 m/s — v₃ ≈ M₃M₄ ÷ Δt = 0,036 ÷ 0,08 = 0,45 m/s. 0,29 viendrait d’une multiplication, 4,5 d’une erreur de conversion.

  4. En ligne droite, la vitesse d’un wagonnet passe de 12,4 m/s à 9,7 m/s entre deux instants voisins. La variation de vitesse :

    • A. vaut 2,7 m/s, dans le sens du mouvement
    • B. vaut 2,7 m/s, opposée au mouvement
    • C. vaut 22,1 m/s, dans le sens du mouvement
    • D. est nulle, car la trajectoire est droite
    Réponse

    B. vaut 2,7 m/s, opposée au mouvement — 9,7 − 12,4 = −2,7 m/s : la valeur diminue, la variation est opposée au mouvement.

  5. Un tramway accélère en ligne droite en quittant une station. La somme des forces qui s’exercent sur lui est :

    • A. dans le sens du mouvement
    • B. dans le sens opposé au mouvement
    • C. nulle, car la trajectoire est droite
    • D. perpendiculaire au mouvement
    Réponse

    A. dans le sens du mouvement — La vitesse augmente : la variation de vitesse, donc la somme des forces, est dans le sens du mouvement.

  6. Un anneau posé sur une table est tiré par deux dynamomètres horizontaux perpendiculaires, qui indiquent 6,0 N et 2,5 N (forces verticales compensées). Leur somme vaut :

    • A. 8,5 N
    • B. 3,5 N
    • C. 6,5 N
    • D. 0 N
    Réponse

    C. 6,5 N — Forces perpendiculaires : √(6,0² + 2,5²) = √42,25 = 6,5 N. On n’additionne pas les valeurs.

  7. Une pomme de pin est lancée verticalement vers le haut (air négligé). Pendant la montée, la variation de son vecteur vitesse est :

    • A. verticale, vers le haut
    • B. verticale, vers le bas
    • C. nulle à chaque instant
    • D. horizontale et non nulle
    Réponse

    B. verticale, vers le bas — Seul le poids agit : la variation de vitesse a son sens, vers le bas, même pendant la montée.

  8. Un traîneau est tiré en ligne droite à vitesse constante par une corde horizontale (230 N). La traction passe à 300 N, les frottements restant inchangés :

    • A. le traîneau s’arrête
    • B. sa vitesse reste la même, le mouvement étant uniforme
    • C. le traîneau recule
    • D. la valeur de sa vitesse augmente
    Réponse

    D. la valeur de sa vitesse augmente — Les frottements valaient 230 N ; la somme horizontale devient 70 N vers l’avant : la vitesse augmente.

  9. Les positions d’un mobile sont alignées ; pendant des durées égales, les écarts valent 2,0 ; 2,4 ; 2,8 ; 3,2 cm. On peut affirmer :

    • A. les forces se compensent, les points étant alignés
    • B. la somme des forces est opposée au mouvement
    • C. la somme des forces est dans le sens du mouvement
    • D. aucune force ne s’exerce sur le mobile
    Réponse

    C. la somme des forces est dans le sens du mouvement — Écarts croissants : la vitesse augmente, donc la somme des forces est dans le sens du mouvement.

  10. Un bac de mortier de 6,0 kg est hissé sur un échafaudage, verticalement et à vitesse constante, par une corde (frottements négligés, g = 9,81 N/kg). La corde exerce :

    • A. 6,0 N
    • B. 0,61 N
    • C. 118 N
    • D. 58,9 N
    Réponse

    D. 58,9 N — Mouvement rectiligne uniforme : T = P = 6,0 × 9,81 ≈ 58,9 N. 0,61 N viendrait d’une division par g.

  11. Un objet en chute libre passe de 3,0 m/s à 3,5 m/s vers le bas entre deux instants voisins. Pendant une durée égale, plus tard, sa vitesse varie de :

    • A. plus de 0,5 m/s
    • B. 0,5 m/s, comme avant
    • C. moins de 0,5 m/s
    • D. 0 m/s, une vitesse limite étant atteinte
    Réponse

    B. 0,5 m/s, comme avant — En chute libre, pour des durées égales, la vitesse varie de la même quantité : pas de vitesse limite sans action de l’air.

  12. Une caisse glisse vers le bas d’un plan incliné, en ligne droite et à vitesse constante. La somme de son poids, de la réaction du plan et des frottements vaut :

    • A. 0 N
    • B. son poids
    • C. la valeur des frottements
    • D. la réaction du plan
    Réponse

    A. 0 N — Mouvement rectiligne uniforme : d’après le principe d’inertie, la somme des forces est nulle.

Niveau difficile ★★★ — 12 questions

  1. Une voiture recule en ligne droite et freine pour s’arrêter. La somme des forces qui s’exercent sur elle :

    • A. est orientée vers l’arrière de la voiture, comme son mouvement
    • B. est nulle tant que la voiture n’est pas arrêtée
    • C. est perpendiculaire à la trajectoire
    • D. est orientée vers l’avant de la voiture
    Réponse

    D. est orientée vers l’avant de la voiture — La voiture se déplace vers l’arrière et sa vitesse diminue : la variation du vecteur vitesse est opposée au mouvement, donc dirigée vers l’avant de la voiture, comme la somme des forces.

  2. Une bille lancée verticalement vers le haut atteint le sommet de sa trajectoire (air négligé). À cet instant :

    • A. elle est au repos, donc les forces se compensent
    • B. les forces ne se compensent pas : seul le poids agit
    • C. aucune force ne s’exerce sur elle
    • D. la force du lancer compense le poids
    Réponse

    B. les forces ne se compensent pas : seul le poids agit — La vitesse n’est nulle qu’un instant ; le poids agit toujours et le vecteur vitesse continue de varier.

  3. Laquelle de ces déductions utilise correctement la contraposée du principe d’inertie ?

    • A. Un chariot ralentit en ligne droite : forces non compensées.
    • B. Un colis immobile ne subit aucune force.
    • C. Sans force, un objet ne peut pas se déplacer.
    • D. Un wagon qui roule en ligne droite à vitesse constante est tiré plus fort qu’il n’est freiné.
    Réponse

    A. Un chariot ralentit en ligne droite : forces non compensées. — Vitesse qui varie ⇒ forces qui ne se compensent pas. Les trois autres affirmations sont fausses.

  4. Une passagère est assise dans un avion qui vole en ligne droite, à vitesse et altitude constantes. On peut affirmer que :

    • A. dans le référentiel terrestre, la somme des forces est vers l’avant
    • B. il faut une force vers l’avant pour qu’elle suive l’avion
    • C. dans le référentiel terrestre, les forces sur elle se compensent
    • D. elle ne subit aucune force puisqu’elle est immobile
    Réponse

    C. dans le référentiel terrestre, les forces sur elle se compensent — Elle est en mouvement rectiligne uniforme dans le référentiel terrestre : les forces (poids, action du siège) se compensent.

  5. Un grêlon tombe verticalement à la vitesse constante de 7,3 m/s. On peut affirmer que :

    • A. il est en chute libre
    • B. son poids est compensé par l’action de l’air
    • C. il n’est soumis à aucune force
    • D. son poids est supérieur aux frottements de l’air
    Réponse

    B. son poids est compensé par l’action de l’air — Mouvement rectiligne uniforme : les forces se compensent. Ce n’est pas une chute libre, qui serait accélérée.

  6. Pourquoi une voiture en mouvement rectiligne uniforme a-t-elle besoin de son moteur ?

    • A. pour compenser son propre poids
    • B. parce que tout mouvement exige une force
    • C. pour augmenter sa vitesse en permanence
    • D. pour compenser les frottements
    Réponse

    D. pour compenser les frottements — Un mouvement n’exige pas de force ; le moteur compense seulement les frottements, qui ralentiraient la voiture.

  7. Un camion freine ; une caisse non arrimée glisse vers l’avant de la benne. Dans le référentiel terrestre :

    • A. une force pousse la caisse vers l’avant du camion
    • B. la caisse accélère vers l’avant
    • C. la caisse ralentit moins vite que le camion, faute de force suffisante
    • D. le principe d’inertie ne s’applique pas
    Réponse

    C. la caisse ralentit moins vite que le camion, faute de force suffisante — Le frottement de la benne ne suffit pas à ralentir la caisse autant que le camion : elle avance par rapport à lui, sans être poussée.

  8. Une balle est lancée verticalement vers le haut puis retombe (air négligé). Les forces qui s’exercent sur elle se compensent :

    • A. à aucun moment du vol
    • B. au sommet de la trajectoire
    • C. pendant toute la montée
    • D. à mi-hauteur, pendant la descente
    Réponse

    A. à aucun moment du vol — Pendant tout le vol, seul le poids agit : la somme des forces n’est jamais nulle.

  9. Un satellite décrit une orbite circulaire à vitesse de valeur constante (référentiel géocentrique). On peut affirmer que :

    • A. les forces se compensent, sa vitesse étant constante
    • B. aucune force ne s’exerce sur lui dans l’espace
    • C. sa vitesse compense la force de la Terre
    • D. la force exercée par la Terre n’est pas compensée
    Réponse

    D. la force exercée par la Terre n’est pas compensée — Trajectoire circulaire : la direction du vecteur vitesse change, donc les forces ne se compensent pas ; la seule force est l’attraction de la Terre.

  10. Un système n’est soumis qu’à une seule force, de faible valeur. On peut affirmer que :

    • A. son vecteur vitesse varie, même si la force est faible
    • B. il reste immobile, la force étant trop faible pour le déplacer
    • C. il est en mouvement rectiligne uniforme
    • D. il s’arrêtera dès que la force cessera d’agir
    Réponse

    A. son vecteur vitesse varie, même si la force est faible — Une force seule n’est compensée par aucune autre : la somme des forces n’est pas nulle et, d’après la contraposée, le vecteur vitesse varie, quelle que soit la valeur de la force.

  11. Une pierre est lancée verticalement vers le bas depuis un pont (air négligé). Sa vitesse :

    • A. reste constante, car elle a été lancée
    • B. diminue, car le poids freine le lancer
    • C. augmente, car sa variation est vers le bas
    • D. diminue d’abord, puis augmente
    Réponse

    C. augmente, car sa variation est vers le bas — Chute libre avec vitesse initiale vers le bas : la vitesse et sa variation sont de même sens, la vitesse augmente.

  12. Une voiture roule en ligne droite à vitesse constante, puis le conducteur passe au point mort (plus de force motrice). Ensuite :

    • A. elle s’arrête immédiatement
    • B. elle ralentit : les frottements ne sont plus compensés
    • C. elle garde sa vitesse, son mouvement étant uniforme
    • D. elle recule
    Réponse

    B. elle ralentit : les frottements ne sont plus compensés — La somme des forces devient opposée au mouvement : la vitesse diminue progressivement.

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