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Physique 4ᵉ

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Mouvement : référentiel, vitesse et chronophotographie

Référentiels terrestre, d’un véhicule, géocentrique et héliocentrique ; vitesse qui dépend du référentiel ; direction, sens et valeur de la vitesse ; calculs de vitesses sur une chronophotographie ; vitesse moyenne d’un trajet ; d = v × t et t = d ÷ v avec conversions d’unités.

À propos de cette page
Trois QCM de 12 questions : le niveau facile sur le vocabulaire (référentiels, direction, sens, valeur, τ), le niveau moyen sur les calculs de vitesses dans deux référentiels, d’échelle et de vitesse moyenne, le niveau difficile sur les pièges : intervalles comptés en trop, conversion oubliée, heures décimales, référentiel mal choisi.

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. En physique, le référentiel est…

    • A. l’objet par rapport auquel on étudie le mouvement
    • B. la ligne formée par les positions successives
    • C. l’appareil qui mesure la vitesse d’un objet
    • D. la durée qui sépare deux positions successives
    Réponse

    A. l’objet par rapport auquel on étudie le mouvement — On décrit toujours un mouvement « dans un référentiel » : le sol, un véhicule, le centre de la Terre ou du Soleil.

  2. Un objet se déplace à bord d’un véhicule, dans le même sens que lui. Pour obtenir sa vitesse dans le référentiel terrestre, on…

    • A. soustrait les deux vitesses
    • B. compare les deux vitesses
    • C. ajoute les deux vitesses
    • D. multiplie les deux vitesses
    Réponse

    C. ajoute les deux vitesses — À bord, dans le même sens, on ajoute la vitesse de l’objet à celle du véhicule ; en sens contraire, on la soustrait.

  3. La trajectoire d’un objet et la valeur de sa vitesse…

    • A. sont les mêmes dans tout référentiel
    • B. ne dépendent que de l’objet lui-même
    • C. ne se mesurent que depuis le sol
    • D. changent selon le référentiel choisi
    Réponse

    D. changent selon le référentiel choisi — C’est pourquoi on nomme toujours le référentiel : un même objet peut être immobile dans l’un et rapide dans l’autre.

  4. Les trois caractéristiques de la vitesse sont…

    • A. sa distance, sa durée et son unité
    • B. sa direction, son sens et sa valeur
    • C. son départ, son arrivée et son trajet
    • D. sa trajectoire, sa forme et sa durée
    Réponse

    B. sa direction, son sens et sa valeur — Direction (la ligne de déplacement), sens (vers où) et valeur (en m/s ou km/h).

  5. Dans un mouvement rectiligne uniforme, la vitesse…

    • A. augmente sans arrêt
    • B. reste constante
    • C. change de direction
    • D. diminue jusqu’à zéro
    Réponse

    B. reste constante — Trajectoire droite et valeur constante : direction, sens et valeur restent les mêmes.

  6. La vitesse moyenne d’un trajet se calcule avec…

    • A. la moyenne des vitesses lues
    • B. la durée totale ÷ la distance totale
    • C. la distance totale ÷ la durée totale
    • D. la plus grande vitesse atteinte
    Réponse

    C. la distance totale ÷ la durée totale — On additionne les distances et les durées, puis on divise.

  7. Sur une chronophotographie, la durée entre deux positions successives est…

    • A. toujours la même
    • B. de plus en plus longue
    • C. de plus en plus courte
    • D. toujours égale à 1 s
    Réponse

    A. toujours la même — Les images sont prises à intervalles de temps égaux : cette durée est notée τ.

  8. La relation d = v × t permet de calculer…

    • A. une vitesse
    • B. une durée
    • C. une distance
    • D. une échelle
    Réponse

    C. une distance — d est la distance : on multiplie la vitesse par la durée.

  9. Le référentiel héliocentrique sert surtout à étudier…

    • A. la Lune autour de la Terre
    • B. les planètes autour du Soleil
    • C. un satellite autour de la Terre
    • D. une voiture sur l’autoroute
    Réponse

    B. les planètes autour du Soleil — Il est lié au centre du Soleil : on y décrit les planètes et les comètes qui tournent autour du Soleil.

  10. Le sens de la vitesse indique…

    • A. la valeur en km/h
    • B. la forme de la trajectoire
    • C. la durée du trajet
    • D. vers où l’objet se déplace
    Réponse

    D. vers où l’objet se déplace — Sur une même ligne (la direction), le sens dit vers où l’objet va : vers le haut ou vers le bas, vers l’avant ou vers l’arrière.

  11. Une caméra prend 10 images par seconde. La durée entre deux images est…

    • A. 10 s
    • B. 1 s
    • C. 0,01 s
    • D. 0,1 s
    Réponse

    D. 0,1 s — τ = 1 ÷ 10 = 0,1 s.

  12. Pour calculer d = v × t avec v en km/h, la durée t doit être en…

    • A. heures
    • B. secondes
    • C. minutes
    • D. jours
    Réponse

    A. heures — Des km/h multipliés par des heures donnent des km.

Niveau moyen ★★ — 12 questions

  1. Une mouette vole à 40 km/h par rapport à l’air, face à un vent de 25 km/h. Par rapport au sol, elle avance à…

    • A. 65 km/h vers l’avant
    • B. 15 km/h vers l’avant
    • C. 25 km/h vers l’arrière
    • D. 40 km/h vers l’avant
    Réponse

    B. 15 km/h vers l’avant — Vent de face : sens contraires, on soustrait, 40 − 25 = 15 km/h, toujours vers l’avant.

  2. Un vélo roule à 20 km/h. Une voiture qui le suit, dans le même sens, se rapproche de lui à 30 km/h dans le référentiel du vélo. Dans le référentiel terrestre, la voiture roule à…

    • A. 10 km/h
    • B. 20 km/h
    • C. 30 km/h
    • D. 50 km/h
    Réponse

    D. 50 km/h — Par rapport au sol, la voiture va 30 km/h plus vite que le vélo, dans le même sens : 20 + 30 = 50 km/h.

  3. Une caméra prend une image toutes les 0,02 s. La durée entre M1 et M6 est…

    • A. 0,12 s
    • B. 0,1 s
    • C. 0,02 s
    • D. 0,06 s
    Réponse

    B. 0,1 s — 6 − 1 = 5 intervalles : 5 × 0,02 = 0,1 s.

  4. Échelle : 1 cm sur le document représente 25 cm en réalité. 2,8 cm sur le document représentent…

    • A. 70 cm
    • B. 27,8 cm
    • C. 8,9 cm
    • D. 7 cm
    Réponse

    A. 70 cm — 2,8 × 25 = 70 cm.

  5. Entre deux images prises à 0,2 s d’intervalle, un objet avance de 30 cm. Sa vitesse est…

    • A. 6 cm/s
    • B. 15 cm/s
    • C. 150 cm/s
    • D. 60 cm/s
    Réponse

    C. 150 cm/s — 30 ÷ 0,2 = 150 cm/s, soit 1,5 m/s.

  6. Une voiture fait 210 km en 3 h 30 min, pause comprise. Sa vitesse moyenne est…

    • A. 60 km/h
    • B. 70 km/h
    • C. 63,6 km/h
    • D. 65 km/h
    Réponse

    A. 60 km/h — 3 h 30 min = 3,5 h : 210 ÷ 3,5 = 60 km/h. 63,6 km/h vient de l’erreur 3 h 30 min = 3,3 h.

  7. Un cycliste roule à 15 km/h pendant 40 min. Il parcourt…

    • A. 600 km
    • B. 10 km
    • C. 6 km
    • D. 22,5 km
    Réponse

    B. 10 km — 40 min = 2/3 h : d = 15 × 2 ÷ 3 = 10 km.

  8. Une durée de 1,2 h correspond à…

    • A. 1 h 20 min
    • B. 120 min
    • C. 1 h 12 min
    • D. 1 h 2 min
    Réponse

    C. 1 h 12 min — 0,2 h = 0,2 × 60 = 12 min.

  9. Une marcheuse avance à 5 km/h. Il lui reste 7 km. Il lui faut encore…

    • A. 1 h 40 min
    • B. 35 min
    • C. 43 min
    • D. 1 h 24 min
    Réponse

    D. 1 h 24 min — t = 7 ÷ 5 = 1,4 h ; 0,4 × 60 = 24 min, soit 1 h 24 min. 1 h 40 min vient de 1,4 h lu « 1 h 40 ».

  10. Le siège d’une chaise volante tourne à valeur de vitesse constante. Sa vitesse…

    • A. est constante, car le mouvement est uniforme
    • B. augmente à chaque tour de manège
    • C. est nulle, car il revient au même endroit
    • D. change de direction sans arrêt
    Réponse

    D. change de direction sans arrêt — Uniforme ne parle que de la valeur : sur un cercle, la direction change, donc la vitesse n’est pas constante.

  11. Sur une chronophotographie, un objet parcourt 22 cm pendant le premier intervalle de 0,1 s. Sa vitesse sur cet intervalle vaut…

    • A. 2,2 m/s
    • B. 22 m/s
    • C. 0,22 m/s
    • D. 220 m/s
    Réponse

    A. 2,2 m/s — 22 ÷ 0,1 = 220 cm/s = 2,2 m/s.

  12. Un train fait 100 km en 1 h, puis 100 km en 2 h. Sa vitesse moyenne sur les 200 km est environ…

    • A. 75 km/h
    • B. 50 km/h
    • C. 66,7 km/h
    • D. 100 km/h
    Réponse

    C. 66,7 km/h — 200 ÷ 3 ≈ 66,7 km/h ; 75 km/h serait la moyenne des vitesses 100 et 50 km/h.

Niveau difficile ★★★ — 12 questions

  1. Un car roule 1 h à 60 km/h, puis 1 h à 40 km/h. Sa vitesse moyenne est…

    • A. 50 km/h
    • B. 48 km/h
    • C. 100 km/h
    • D. 20 km/h
    Réponse

    A. 50 km/h — 100 km en 2 h : 50 km/h. Ici, les deux étapes durent le même temps, donc la moyenne des vitesses tombe juste.

  2. Entre M2 et M9, avec une image toutes les 0,04 s, un élève trouve 0,32 s. Son erreur ?

    • A. il a multiplié au lieu de diviser
    • B. il a compté 8 intervalles au lieu de 7
    • C. il fallait diviser 0,04 par 7
    • D. il n’a commis aucune erreur
    Réponse

    B. il a compté 8 intervalles au lieu de 7 — De M2 à M9 : 8 positions, mais 9 − 2 = 7 intervalles, donc 7 × 0,04 = 0,28 s.

  3. Dans le référentiel terrestre, un nageur remonte une rivière à 0,4 m/s ; le courant va à 0,8 m/s. Par rapport à l’eau, il nage à…

    • A. 0,4 m/s
    • B. 0,8 m/s
    • C. 0,32 m/s
    • D. 1,2 m/s
    Réponse

    D. 1,2 m/s — Le courant le fait reculer de 0,8 m/s : il nage à 0,4 + 0,8 = 1,2 m/s par rapport à l’eau.

  4. Une voiture roule à 72 km/h. Pendant 1,5 s de temps de réaction, elle parcourt…

    • A. 108 m
    • B. 48 m
    • C. 30 m
    • D. 20 m
    Réponse

    C. 30 m — 72 ÷ 3,6 = 20 m/s ; d = 20 × 1,5 = 30 m. 108 vient de 72 × 1,5 sans conversion.

  5. Deux voitures roulent à 90 km/h sur la même route droite, l’une vers le nord, l’autre vers le sud. Un élève dit : « elles ont la même vitesse ».

    • A. Vrai : leurs compteurs affichent tous deux 90 km/h
    • B. Faux : leurs vitesses n’ont pas le même sens
    • C. Faux : leurs vitesses n’ont pas la même direction
    • D. Vrai : elles roulent sur la même route droite
    Réponse

    B. Faux : leurs vitesses n’ont pas le même sens — Même direction (la route) et même valeur, mais sens contraires : les deux vitesses sont différentes.

  6. Un camping-car roule 3 h et parcourt 240 km, puis fait une pause d’une heure avant d’arriver. Sa vitesse moyenne du départ à l’arrivée est…

    • A. 60 km/h
    • B. 80 km/h
    • C. 240 km/h
    • D. 70 km/h
    Réponse

    A. 60 km/h — 240 km en 4 h, pause comprise : 60 km/h. 80 km/h est la vitesse moyenne pendant qu’il roule.

  7. Un bateau part à 10 h 40 pour 45 km à 18 km/h de moyenne. Il arrive à…

    • A. 13 h 30
    • B. 12 h 40
    • C. 13 h 10
    • D. 13 h 15
    Réponse

    C. 13 h 10 — t = 45 ÷ 18 = 2,5 h = 2 h 30 min ; 10 h 40 + 2 h 30 min = 13 h 10. 13 h 30 vient de 2,5 h lu « 2 h 50 ».

  8. Échelle : 1 cm pour 50 cm ; une image toutes les 0,1 s ; deux positions successives sont écartées de 0,8 cm sur le document. La vitesse vaut…

    • A. 0,4 m/s
    • B. 40 m/s
    • C. 8 m/s
    • D. 4 m/s
    Réponse

    D. 4 m/s — 0,8 × 50 = 40 cm = 0,4 m ; 0,4 ÷ 0,1 = 4 m/s.

  9. Un hélicoptère suit une voiture qui roule à 90 km/h en restant toujours juste au-dessus d’elle. Dans le référentiel de la voiture, l’hélicoptère…

    • A. vole à 90 km/h
    • B. est immobile
    • C. vole à 180 km/h
    • D. recule à 90 km/h
    Réponse

    B. est immobile — Sa position par rapport à la voiture ne change pas : vitesse nulle dans ce référentiel, 90 km/h dans le référentiel terrestre.

  10. Pour étudier le mouvement de la Terre autour du Soleil, un élève choisit le référentiel géocentrique. Pourquoi est-ce un mauvais choix ?

    • A. le centre de la Terre y est immobile
    • B. la Terre y tourne autour de la Lune
    • C. le Soleil y est fixe au centre
    • D. la Lune y est immobile
    Réponse

    A. le centre de la Terre y est immobile — Le référentiel géocentrique est lié au centre de la Terre : ce centre y est immobile, on n’y voit pas le tour que la Terre fait autour du Soleil. On choisit le référentiel héliocentrique.

  11. Ana marche à 1,25 m/s pour aller à la piscine, à 3 km. Son trajet dure…

    • A. 2 400 min
    • B. 24 min
    • C. 40 min
    • D. 4 min
    Réponse

    C. 40 min — 3 000 ÷ 1,25 = 2 400 s ; 2 400 ÷ 60 = 40 min.

  12. Positions lues sur une règle : M0 à 0 cm, M1 à 5 cm, M2 à 12 cm, M3 à 21 cm ; une image toutes les 0,05 s. La vitesse moyenne de M1 à M3 vaut…

    • A. 320 cm/s
    • B. 420 cm/s
    • C. 140 cm/s
    • D. 160 cm/s
    Réponse

    D. 160 cm/s — 21 − 5 = 16 cm en 2 × 0,05 = 0,1 s : 16 ÷ 0,1 = 160 cm/s. 320 cm/s vient d’un seul intervalle compté.

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