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Physique 3ᵉ

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Mouvement : vitesse et vecteur vitesse

Vitesse moyenne et vitesse instantanée, vitesse instantanée sur une chronophotographie, vecteur vitesse (point d’application, direction, sens, valeur à l’échelle), nature d’un mouvement d’après ses vecteurs vitesse, graphiques distance-temps et vitesse-temps.

À propos de cette page
Trois QCM de 12 questions : le niveau facile sur le vocabulaire (vitesse instantanée, τ, point d’application, palier), le niveau moyen sur les calculs de vitesse instantanée, de longueur de flèche et de radar tronçon, le niveau difficile sur les pièges : 2τ oublié, conversion avant l’échelle, valeur constante prise pour un vecteur constant.

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. Le compteur de vitesse d’une voiture affiche…

    • A. la vitesse moyenne depuis le départ
    • B. la distance parcourue depuis le départ
    • C. la vitesse moyenne de la semaine
    • D. la vitesse à cet instant précis
    Réponse

    D. la vitesse à cet instant précis — Un compteur indique la vitesse instantanée, à l’instant où on le lit.

  2. Un stroboscope de fréquence 20 Hz éclaire toutes les…

    • A. 0,5 s
    • B. 20 s
    • C. 0,05 s
    • D. 0,2 s
    Réponse

    C. 0,05 s — τ = 1 ÷ f = 1 ÷ 20 = 0,05 s.

  3. Pour la vitesse instantanée en M₄ sur une chronophotographie, on divise la distance M₃M₅ par…

    • A. τ
    • B. 4τ
    • C. τ ÷ 2
    • D. 2τ
    Réponse

    D. 2τ — M₃ et M₅ sont séparées par deux intervalles de temps τ : on divise par 2τ.

  4. Sur une route toute droite, la direction du vecteur vitesse d’une voiture est…

    • A. celle de la route
    • B. perpendiculaire à la route
    • C. toujours la verticale
    • D. celle du vent
    Réponse

    A. celle de la route — Sur une trajectoire rectiligne, la tangente est la trajectoire elle-même : la direction est celle de la route.

  5. Deux flèches de vecteur vitesse ont la même échelle ; celle de A est deux fois plus longue que celle de B. Donc…

    • A. A a parcouru deux fois plus de chemin
    • B. A va deux fois moins vite que B
    • C. A va deux fois plus vite que B
    • D. A et B vont à la même vitesse
    Réponse

    C. A va deux fois plus vite que B — La longueur représente la valeur de la vitesse : flèche deux fois plus longue, vitesse deux fois plus grande.

  6. Par rapport au sol, une personne immobile sur un escalator monte la partie droite de la pente à vitesse constante. Son mouvement est…

    • A. circulaire uniforme
    • B. rectiligne accéléré
    • C. rectiligne uniforme
    • D. rectiligne ralenti
    Réponse

    C. rectiligne uniforme — Trajectoire droite et valeur constante : vecteurs vitesse identiques, mouvement rectiligne uniforme.

  7. Sur un graphique vitesse-temps, une courbe qui descend jusqu’à 0 indique un objet qui…

    • A. accélère de plus en plus
    • B. recule à vitesse constante
    • C. avance à vitesse constante
    • D. ralentit jusqu’à l’arrêt
    Réponse

    D. ralentit jusqu’à l’arrêt — La vitesse diminue jusqu’à 0 : mouvement ralenti, puis arrêt.

  8. Sur un graphique vitesse-temps, on lit directement…

    • A. la vitesse à chaque instant
    • B. la distance parcourue
    • C. la trajectoire de l’objet
    • D. la position de l’objet
    Réponse

    A. la vitesse à chaque instant — L’axe vertical donne la vitesse instantanée à chaque instant.

  9. Pour approcher la vitesse instantanée d’un objet, on calcule sa vitesse moyenne sur…

    • A. tout le trajet
    • B. une durée très courte
    • C. une durée d’une heure
    • D. la dernière minute
    Réponse

    B. une durée très courte — Plus la durée est courte autour de l’instant, plus la vitesse moyenne approche la vitesse instantanée.

  10. En mouvement circulaire uniforme, la valeur de la vitesse…

    • A. augmente sans arrêt
    • B. diminue sans arrêt
    • C. reste la même
    • D. vaut toujours zéro
    Réponse

    C. reste la même — Uniforme : la valeur ne change pas ; seule la direction du vecteur vitesse tourne.

  11. Une caméra filme à 100 images par seconde. Entre M₂ et M₄, il s’écoule…

    • A. 0,01 s
    • B. 0,2 s
    • C. 2 s
    • D. 0,02 s
    Réponse

    D. 0,02 s — τ = 1 ÷ 100 = 0,01 s ; deux intervalles : 0,02 s.

  12. Le point d’application du vecteur vitesse d’une balle lancée est…

    • A. la balle elle-même
    • B. le point de départ du lancer
    • C. le pied du lanceur
    • D. le point où elle retombera
    Réponse

    A. la balle elle-même — La flèche part de la position de l’objet à l’instant considéré : la balle.

Niveau moyen ★★ — 12 questions

  1. Chronophotographie : τ = 0,05 s et M₁M₃ = 12 cm. La vitesse instantanée en M₂ vaut…

    • A. 1,2 m/s
    • B. 2,4 m/s
    • C. 0,12 m/s
    • D. 240 m/s
    Réponse

    A. 1,2 m/s — 0,12 m ÷ (2 × 0,05 s) = 0,12 ÷ 0,1 = 1,2 m/s.

  2. Vitesse de 15 m/s, échelle 1 cm ↔ 6 m/s. La flèche mesure…

    • A. 9 cm
    • B. 0,4 cm
    • C. 90 cm
    • D. 2,5 cm
    Réponse

    D. 2,5 cm — 15 ÷ 6 = 2,5 cm.

  3. Sur une trajectoire circulaire, la direction du vecteur vitesse en un point est…

    • A. dirigée vers le centre du cercle
    • B. portée par le rayon
    • C. toujours la verticale
    • D. perpendiculaire au rayon
    Réponse

    D. perpendiculaire au rayon — La direction est la tangente au cercle, perpendiculaire au rayon en ce point.

  4. Sur un graphique distance-temps, une droite qui part de l’origine et monte traduit…

    • A. un mouvement accéléré
    • B. un mouvement uniforme
    • C. un objet à l’arrêt
    • D. un mouvement ralenti
    Réponse

    B. un mouvement uniforme — La distance augmente de la même quantité chaque seconde : vitesse constante.

  5. Un tronçon de 2 km est parcouru en 1 min 30 s. La vitesse moyenne vaut…

    • A. 22,2 km/h
    • B. 92 km/h
    • C. 80 km/h
    • D. 1,3 km/h
    Réponse

    C. 80 km/h — 90 s = 90 ÷ 3 600 h ; 2 × 3 600 ÷ 90 = 80 km/h. 22,2 est la vitesse en m/s ; 92 km/h vient de 1 min 30 s lu comme 1,3 min.

  6. Une voiture roule à 54 km/h. Avec l’échelle 1 cm ↔ 5 m/s, sa flèche mesure…

    • A. 10,8 cm
    • B. 15 cm
    • C. 3 cm
    • D. 0,3 cm
    Réponse

    C. 3 cm — 54 ÷ 3,6 = 15 m/s ; 15 ÷ 5 = 3 cm. 10,8 cm : on a oublié de convertir.

  7. Sur une chronophotographie à intervalles égaux, les écarts entre positions grandissent. Les flèches du vecteur vitesse…

    • A. s’allongent d’une position à l’autre
    • B. raccourcissent d’une position à l’autre
    • C. gardent toutes la même longueur
    • D. changent de sens à chaque position
    Réponse

    A. s’allongent d’une position à l’autre — Écarts qui grandissent : la vitesse augmente, les flèches s’allongent.

  8. Stroboscope à 25 Hz ; M₄M₆ = 6 cm. La vitesse instantanée en M₅ vaut environ…

    • A. 0,75 m/s
    • B. 1,5 m/s
    • C. 0,24 m/s
    • D. 75 m/s
    Réponse

    A. 0,75 m/s — τ = 0,04 s, 2τ = 0,08 s ; 0,06 ÷ 0,08 = 0,75 m/s. 1,5 m/s : on a divisé par τ.

  9. Sur un graphique vitesse-temps, la courbe reste sur l’axe horizontal (v = 0) entre t = 0 et t = 4 s. Pendant ce temps, l’objet…

    • A. avance à vitesse constante
    • B. accélère régulièrement
    • C. est immobile, à l’arrêt
    • D. ralentit jusqu’à s’arrêter
    Réponse

    C. est immobile, à l’arrêt — La vitesse vaut 0 pendant 4 s : l’objet ne bouge pas. Un palier au-dessus de 0 signifierait une vitesse constante non nulle.

  10. Une voiture prend un virage à 50 km/h constants. Son vecteur vitesse…

    • A. est constant, car sa valeur l’est
    • B. change, car sa direction change
    • C. change, car sa valeur change
    • D. est constant, car il est tangent
    Réponse

    B. change, car sa direction change — La valeur ne change pas, mais la direction suit le virage : le vecteur vitesse change.

  11. Graphique distance-temps : 0 m à 0 s, 300 m à 40 s, en ligne droite. La vitesse vaut…

    • A. 27 m/s
    • B. 0,13 m/s
    • C. 300 m/s
    • D. 7,5 m/s
    Réponse

    D. 7,5 m/s — 300 ÷ 40 = 7,5 m/s, soit 27 km/h (et non 27 m/s).

  12. Avec l’échelle 1 cm ↔ 4 m/s, une flèche de 2,2 cm représente…

    • A. 8,8 m/s
    • B. 0,55 m/s
    • C. 1,82 m/s
    • D. 6,2 m/s
    Réponse

    A. 8,8 m/s — Valeur = longueur × échelle : 2,2 × 4 = 8,8 m/s.

Niveau difficile ★★★ — 12 questions

  1. Chronophotographie à 20 Hz ; écarts successifs : 0,6 ; 1,2 ; 1,8 ; 1,8 ; 1,8 cm. Le mouvement est…

    • A. uniforme puis accéléré
    • B. uniforme puis ralenti
    • C. accéléré puis uniforme
    • D. ralenti puis uniforme
    Réponse

    C. accéléré puis uniforme — Écarts croissants (accéléré), puis égaux (uniforme).

  2. Laquelle de ces affirmations est vraie ?

    • A. Valeur constante ⇒ vecteur vitesse constant
    • B. Vecteur vitesse constant ⇒ trajectoire rectiligne
    • C. Vitesse moyenne = moyenne des vitesses lues
    • D. Un radar tronçon mesure une vitesse instantanée
    Réponse

    B. Vecteur vitesse constant ⇒ trajectoire rectiligne — Si le vecteur ne change ni de direction ni de sens, l’objet va tout droit. Une valeur constante n’impose rien sur la direction.

  3. τ = 0,04 s et M₂M₄ = 5,8 cm. La vitesse instantanée en M₃ vaut…

    • A. 1,45 m/s
    • B. 0,725 m/s
    • C. 1 450 m/s
    • D. 2,9 m/s
    Réponse

    B. 0,725 m/s — 0,058 m ÷ 0,08 s = 0,725 m/s. Le piège : oublier le 2 (1,45 m/s).

  4. Un cycliste descend un col : 1,2 km en 1 min 30 s ; au milieu, un radar pédagogique affiche 60 km/h. Que peut-on dire ?

    • A. vitesse moyenne de 60 km/h, mesurée par le radar
    • B. vitesse instantanée de 48 km/h à chaque instant
    • C. vitesse moyenne de 13 km/h sur toute la descente
    • D. vitesse moyenne de 48 km/h, inférieure à 60 km/h
    Réponse

    D. vitesse moyenne de 48 km/h, inférieure à 60 km/h — 1 min 30 s = 0,025 h : 1,2 ÷ 0,025 = 48 km/h de moyenne ; le radar mesure une vitesse instantanée, ici plus grande. 13 est la vitesse en m/s.

  5. Une voiture roule à 90 km/h. Avec l’échelle 1 cm ↔ 10 m/s, un élève trace une flèche de 9 cm. Son erreur :

    • A. il a oublié de convertir en m/s
    • B. il a multiplié au lieu de diviser
    • C. il s’est trompé de direction
    • D. aucune, la flèche est juste
    Réponse

    A. il a oublié de convertir en m/s — 90 km/h = 25 m/s : la flèche doit mesurer 2,5 cm. 9 cm vient de 90 ÷ 10 sans conversion.

  6. Sur un graphique distance-temps, la courbe devient de plus en plus raide. L’objet…

    • A. ralentit
    • B. accélère
    • C. est à l’arrêt
    • D. recule
    Réponse

    B. accélère — Plus la pente est forte, plus la distance parcourue par seconde est grande : la vitesse augmente.

  7. Sur un graphique vitesse-temps, un segment horizontal à 12 m/s pendant 30 s correspond à…

    • A. un objet arrêté pendant 30 s
    • B. 360 m parcourus à vitesse constante
    • C. 0,4 m parcourus en accélérant
    • D. une accélération continue de 12 m/s
    Réponse

    B. 360 m parcourus à vitesse constante — Vitesse constante de 12 m/s pendant 30 s : d = 12 × 30 = 360 m.

  8. Deux trains se croisent sur une voie droite, chacun à 30 m/s. Leurs vecteurs vitesse ont…

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

    B. même direction et même valeur, sens contraires — Même droite (la voie) et même longueur, mais pointes opposées.

  9. Chronophotographie à 25 images par seconde : v(M₃) = 1,2 m/s et v(M₆) = 0,8 m/s, en ligne droite. Entre M₃ et M₆…

    • A. les flèches s’allongent : accéléré
    • B. les flèches raccourcissent : ralenti
    • C. les flèches sont égales : uniforme
    • D. les flèches tournent : circulaire
    Réponse

    B. les flèches raccourcissent : ralenti — La vitesse diminue : flèches de plus en plus courtes, mouvement rectiligne ralenti.

  10. Une moto passe de 0 à 100 km/h en ligne droite. Son vecteur vitesse…

    • A. garde sa longueur et tourne
    • B. raccourcit en gardant sa direction
    • C. reste identique tout le temps
    • D. garde sa direction et s’allonge
    Réponse

    D. garde sa direction et s’allonge — Trajectoire droite (direction fixe) et valeur qui augmente (flèche qui s’allonge).

  11. Graphique vitesse-temps : de 0 à 10 m/s en 5 s, palier de 20 s, retour à 0 en 5 s. Le mouvement est uniforme pendant…

    • A. 30 s
    • B. 10 s
    • C. 20 s
    • D. 5 s
    Réponse

    C. 20 s — Seul le palier correspond à une vitesse constante : 20 s.

  12. Chronophotographie à 40 images par seconde : M₂M₄ = 9 cm. Avec l’échelle 1 cm ↔ 0,6 m/s, la flèche du vecteur vitesse en M₃ mesure…

    • A. 3 cm
    • B. 6 cm
    • C. 1,8 cm
    • D. 1,08 cm
    Réponse

    A. 3 cm — τ = 1 ÷ 40 = 0,025 s, 2τ = 0,05 s ; v(M₃) ≈ 0,09 ÷ 0,05 = 1,8 m/s ; longueur = 1,8 ÷ 0,6 = 3 cm. 6 cm : on a divisé par τ.

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