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Physique 3ᵉ

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Forces : modéliser une action et prévoir le mouvement

Le vecteur force et les forces usuelles (poids, réaction, tension, frottements, résistance de l’air, force motrice), le bilan des forces, les forces qui se compensent (objet immobile ou en mouvement rectiligne uniforme), les forces qui ne se compensent pas (la vitesse change de valeur ou de direction) et l’explication d’un mouvement en plusieurs phases.

Approfondissement Ce chapitre va au-delà du programme officiel de 3ᵉ : utile pour aller plus loin ou anticiper.

À propos de cette page
Trois QCM de 12 questions : le niveau facile sur les forces usuelles et le principe d’inertie, le niveau moyen sur les forces inconnues, le plan incliné, l’échelle d’un schéma et la vitesse limite, le niveau difficile sur les idées fausses : force qui pousserait un objet lancé, virage verglacé, montée à vitesse constante.

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. Pour faire le bilan des forces, on choisit d’abord…

    • A. l’objet étudié, le système
    • B. l’échelle du schéma des forces
    • C. la force la plus grande
    • D. le sens du mouvement
    Réponse

    A. l’objet étudié, le système — On choisit le système, puis on cherche les objets qui le touchent et la Terre.

  2. La tension d’un fil tendu est dirigée…

    • A. vers le bas, comme le poids
    • B. perpendiculairement au fil
    • C. le long du fil, vers le fil
    • D. dans le sens du mouvement
    Réponse

    C. le long du fil, vers le fil — Un fil ne peut que tirer : sa tension est le long du fil, vers le fil.

  3. Sur une table horizontale, la réaction de la table sur un objet posé est…

    • A. horizontale, vers la droite
    • B. verticale, vers le bas
    • C. oblique, vers l’avant
    • D. verticale, vers le haut
    Réponse

    D. verticale, vers le haut — Elle est perpendiculaire au support, ici horizontal : verticale, vers le haut.

  4. Les frottements exercés par le sol sur un objet qui glisse sont…

    • A. dans le sens du mouvement
    • B. opposés au mouvement
    • C. toujours verticaux
    • D. dirigés vers le bas
    Réponse

    B. opposés au mouvement — Parallèles au sol et opposés au mouvement.

  5. Parmi ces forces usuelles, laquelle s’exerce à distance ?

    • A. la réaction
    • B. le poids
    • C. la tension d’un fil
    • D. les frottements
    Réponse

    B. le poids — La Terre attire l’objet sans le toucher ; les autres forces usuelles sont de contact.

  6. Dans un bilan des forces, on compte les forces…

    • A. exercées sur le système
    • B. exercées par le système sur les autres
    • C. exercées entre les objets voisins
    • D. dues à la vitesse du système
    Réponse

    A. exercées sur le système — Seules comptent les forces que le système subit.

  7. Si les forces exercées sur un objet se compensent, cet objet est…

    • A. forcément immobile par rapport au sol
    • B. forcément en train d’accélérer en ligne droite
    • C. en mouvement circulaire à vitesse constante
    • D. immobile ou en mouvement rectiligne uniforme
    Réponse

    D. immobile ou en mouvement rectiligne uniforme — Forces compensées ⇔ immobile ou rectiligne uniforme.

  8. Un porte-conteneurs avance tout droit à vitesse constante. Les forces qu’il subit…

    • A. n’existent pas
    • B. l’emportent vers l’avant
    • C. se compensent
    • D. l’emportent vers l’arrière
    Réponse

    C. se compensent — Mouvement rectiligne uniforme : les forces existent et se compensent.

  9. Les forces exercées sur un char à voile l’emportent dans le sens de son mouvement. Sa vitesse…

    • A. augmente
    • B. diminue
    • C. reste constante
    • D. devient nulle
    Réponse

    A. augmente — Force qui l’emporte dans le sens du mouvement : la vitesse augmente.

  10. Les forces exercées sur un vélo l’emportent dans le sens opposé à son mouvement. Le vélo…

    • A. accélère
    • B. ralentit
    • C. garde sa vitesse
    • D. recule aussitôt
    Réponse

    B. ralentit — Force qui l’emporte dans le sens opposé : la vitesse diminue.

  11. La propriété d’un objet dont la vitesse change d’autant plus difficilement que sa masse est grande s’appelle…

    • A. la réaction
    • B. la tension
    • C. l’adhérence
    • D. l’inertie
    Réponse

    D. l’inertie — C’est l’inertie : plus la masse est grande, plus la vitesse change lentement.

  12. Pour représenter plusieurs forces sur un même schéma, on utilise…

    • A. une échelle différente par force
    • B. des flèches de même longueur
    • C. une seule échelle pour toutes
    • D. la plus grande flèche possible
    Réponse

    C. une seule échelle pour toutes — Une seule échelle, écrite sur le schéma : les longueurs des flèches se comparent alors comme les valeurs des forces.

Niveau moyen ★★ — 12 questions

  1. Un sac de 35 N est tenu immobile, à bout de bras. La main exerce sur lui une force…

    • A. de 35 N vers le bas
    • B. de 70 N vers le haut
    • C. de 35 N vers le haut
    • D. nulle : il est immobile
    Réponse

    C. de 35 N vers le haut — Immobile : la force de la main compense le poids, 35 N vers le haut.

  2. Sur un schéma à l’échelle 1 cm pour 100 N, la flèche de la force motrice d’une moto mesure 4,5 cm. Cette force vaut…

    • A. 450 N
    • B. 45 N
    • C. 104,5 N
    • D. 4 500 N
    Réponse

    A. 450 N — 4,5 × 100 = 450 N.

  3. Un objet est posé, immobile, sur une plaque inclinée. La réaction de la plaque est…

    • A. verticale, vers le haut
    • B. perpendiculaire à la plaque
    • C. parallèle à la plaque
    • D. verticale, vers le bas
    Réponse

    B. perpendiculaire à la plaque — La réaction est toujours perpendiculaire au support, même incliné ; seul le poids reste vertical.

  4. Combien de forces subit un livre posé, immobile, sur un pupitre incliné ?

    • A. 1
    • B. 2
    • C. 4
    • D. 3
    Réponse

    D. 3 — Poids, réaction du pupitre et frottements (qui l’empêchent de glisser) : 3 forces.

  5. Un carton est posé sur un diable que l’on pousse. Dans le bilan des forces du carton, la poussée de la main…

    • A. n’apparaît pas : la main touche le diable
    • B. apparaît : elle fait avancer le carton
    • C. remplace la réaction du diable
    • D. apparaît à côté de la réaction du diable
    Réponse

    A. n’apparaît pas : la main touche le diable — La main touche le diable, pas le carton : sa poussée s’exerce sur le diable.

  6. Sur un chariot immobile, frottements négligés : 70 N vers la droite et 45 N vers la gauche. Le chariot…

    • A. reste immobile
    • B. part vers la gauche
    • C. part vers la droite
    • D. tourne sur lui-même
    Réponse

    C. part vers la droite — 70 − 45 = 25 N vers la droite : il se met en mouvement vers la droite.

  7. Une samare, la graine ailée de l’érable, finit par descendre à vitesse constante, car…

    • A. son poids diminue peu à peu, jusqu’à devenir très faible
    • B. la résistance de l’air a augmenté jusqu’à égaler le poids
    • C. la résistance de l’air disparaît dès qu’elle va assez vite
    • D. son poids et la résistance de l’air deviennent tous deux nuls
    Réponse

    B. la résistance de l’air a augmenté jusqu’à égaler le poids — La résistance de l’air augmente avec la vitesse jusqu’à compenser le poids : le mouvement devient rectiligne uniforme.

  8. Un camion freine en ligne droite. La force qui l’emporte est…

    • A. dans le sens du mouvement
    • B. verticale, vers le haut
    • C. perpendiculaire au mouvement
    • D. opposée au mouvement
    Réponse

    D. opposée au mouvement — La vitesse diminue : la force qui l’emporte est opposée au mouvement.

  9. Dans un bilan, un support sur lequel l’objet glisse avec frottement donne…

    • A. une seule force, verticale
    • B. aucune force : il est immobile
    • C. trois forces : réaction, frottements, poids
    • D. deux forces : réaction et frottements
    Réponse

    D. deux forces : réaction et frottements — Le support exerce une réaction (perpendiculaire) et des frottements (parallèles) ; le poids vient de la Terre.

  10. Un bus freine brusquement. Le passager debout part vers l’avant, parce que…

    • A. il garde sa vitesse : rien ne le freine assez
    • B. une force le pousse vers l’avant
    • C. le bus le tire vers l’avant
    • D. son poids augmente au freinage
    Réponse

    A. il garde sa vitesse : rien ne le freine assez — Inertie : le passager continue sur sa lancée pendant que le bus ralentit.

  11. Un objet lancé glisse sur un sol horizontal ; à l’horizontale, seuls les frottements agissent. Il…

    • A. accélère peu à peu
    • B. garde une vitesse constante
    • C. ralentit jusqu’à s’arrêter
    • D. repart en sens inverse
    Réponse

    C. ralentit jusqu’à s’arrêter — Force opposée au mouvement : la vitesse diminue jusqu’à l’arrêt.

  12. Une bille roule tout droit sur le sol ; on souffle dessus avec une paille, perpendiculairement à son mouvement. Pendant le souffle, la bille…

    • A. s’arrête aussitôt
    • B. voit sa trajectoire se courber
    • C. garde exactement sa trajectoire
    • D. accélère tout droit
    Réponse

    B. voit sa trajectoire se courber — La force agit de côté : la direction de la vitesse change, la trajectoire se courbe dans le sens où pousse le souffle.

Niveau difficile ★★★ — 12 questions

  1. Un palet glisse de plus en plus lentement sur la glace. Un élève dit : « sa force diminue ». Son erreur ?

    • A. aucune : la force du lancer s’épuise peu à peu en route
    • B. un objet n’a pas de force en lui : la glace le freine
    • C. aucune : sa force diminue en même temps que sa vitesse
    • D. c’est son poids qui diminue quand il ralentit
    Réponse

    B. un objet n’a pas de force en lui : la glace le freine — Un objet ne « contient » pas de force : ce sont les frottements de la glace, opposés au mouvement, qui le ralentissent.

  2. « La flèche tirée vers le ciel monte, donc une force la pousse vers le haut. » (air négligé) Cette phrase est…

    • A. vraie : sans force vers le haut, elle ne monterait pas
    • B. vraie : la force de l’arc reste dans la flèche
    • C. fausse : aucune force n’agit sur elle en l’air
    • D. fausse : seul son poids agit, et elle ralentit
    Réponse

    D. fausse : seul son poids agit, et elle ralentit — L’arc ne la touche plus : seul le poids agit, opposé au mouvement, et la flèche ralentit.

  3. Un objet pend, immobile, au bout d’un fil. On coupe le fil. Juste après…

    • A. il tombe : son poids n’est plus compensé
    • B. il reste un instant immobile en l’air
    • C. il tombe à vitesse constante
    • D. il monte un peu, puis il tombe
    Réponse

    A. il tombe : son poids n’est plus compensé — La tension disparaît : le poids l’emporte, l’objet se met en mouvement vers le bas.

  4. « Pour avancer à vitesse constante en ligne droite, un objet a besoin d’une force dans le sens de son mouvement. » Cette phrase est…

    • A. vraie : sinon il s’arrête aussitôt
    • B. vraie : cette force entretient sa vitesse
    • C. fausse : il suffit que les forces se compensent
    • D. fausse : il faut une force opposée au mouvement
    Réponse

    C. fausse : il suffit que les forces se compensent — Principe d’inertie : sans frottement, aucune force n’est nécessaire pour garder une vitesse constante.

  5. Un chariot de golf roule en ligne droite : 60 N vers l’avant, frottements 25 N et résistance de l’air 10 N vers l’arrière. Sa vitesse…

    • A. est constante : les forces se compensent
    • B. diminue : deux forces sont vers l’arrière
    • C. augmente : 60 N l’emporte sur 35 N
    • D. augmente : 95 N vers l’avant
    Réponse

    C. augmente : 60 N l’emporte sur 35 N — 25 + 10 = 35 N vers l’arrière, 60 N vers l’avant : les forces l’emportent de 25 N vers l’avant.

  6. Sur une plaque de verglas, une voiture qui aborde un virage continue tout droit, car…

    • A. une force la pousse tout droit
    • B. la route n’exerce plus la force qui courbe sa trajectoire
    • C. son poids l’entraîne vers l’extérieur
    • D. la résistance de l’air l’emporte
    Réponse

    B. la route n’exerce plus la force qui courbe sa trajectoire — Sans adhérence, aucune force de côté : la vitesse ne change plus de direction.

  7. Une caisse de 400 N posée sur le sol est tirée vers le haut par une corde verticale de 150 N ; elle reste immobile. La réaction du sol vaut…

    • A. 400 N
    • B. 550 N
    • C. 150 N
    • D. 250 N
    Réponse

    D. 250 N — Immobile : vers le haut, tension + réaction = 400 N, donc R = 400 − 150 = 250 N.

  8. Une bille monte une pente lisse ; les forces qu’elle subit l’emportent vers le bas de la pente. Elle…

    • A. ralentit, s’arrête, puis redescend
    • B. garde sa vitesse jusqu’en haut de la pente
    • C. s’arrête puis reste sur la pente
    • D. monte de plus en plus vite
    Réponse

    A. ralentit, s’arrête, puis redescend — Force opposée au mouvement : la vitesse diminue jusqu’à l’arrêt, puis la bille repart du côté où les forces l’emportent, vers le bas.

  9. Un sac de sable hissé par une poulie ralentit en montant, avant de s’arrêter. La tension de la corde est…

    • A. égale au poids
    • B. plus petite que le poids
    • C. plus grande que le poids
    • D. nulle
    Réponse

    B. plus petite que le poids — La vitesse vers le haut diminue : la force qui l’emporte est vers le bas, donc la tension est plus petite que le poids.

  10. Une voiture radiocommandée tourne sur une piste circulaire, à vitesse de valeur constante. Les forces qui ne se compensent pas sont dirigées…

    • A. dans le sens de sa vitesse
    • B. vers l’extérieur de la piste
    • C. à l’opposé de sa vitesse
    • D. vers le centre de la piste
    Réponse

    D. vers le centre de la piste — Mouvement circulaire à vitesse de valeur constante : la force qui l’emporte est dirigée vers le centre et courbe la trajectoire.

  11. Deux caisses sur coussin d’air, de 10 kg et de 30 kg, reçoivent la même poussée depuis l’arrêt, frottements négligés. Au bout de 2 s…

    • A. la caisse de 10 kg va plus vite
    • B. elles vont à la même vitesse
    • C. la caisse de 30 kg va plus vite
    • D. aucune ne bouge encore
    Réponse

    A. la caisse de 10 kg va plus vite — Plus la masse est grande, plus la vitesse change lentement : la caisse légère va plus vite.

  12. Une voiture monte une côte en ligne droite à vitesse constante. Les forces qu’elle subit…

    • A. l’emportent vers l’avant, puisqu’elle monte
    • B. l’emportent vers l’arrière, à cause de la pente
    • C. se compensent, même en montée
    • D. ne peuvent pas se compenser sur une pente
    Réponse

    C. se compensent, même en montée — Rectiligne uniforme : les forces se compensent, quelle que soit la pente.

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