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Mouvement : trajectoire, vitesse et relativité
Rappels de 6e (objet en mouvement ou immobile, trajectoire, vitesse) ; relativité du mouvement et objet de référence ; trajectoire rectiligne, circulaire ou curviligne ; mouvement uniforme, accéléré ou ralenti ; calcul d’une vitesse v = d ÷ t ; conversions entre m/s et km/h, comparaison de vitesses et ordres de grandeur.
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Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Devoir surveillé – Mouvement : trajectoire, vitesse et relativité
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Physique 5ᵉ
Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Exercice 1 – Un mouvement est relatif ★★
(4 pts)Sur l’autoroute, Clara est assise à l’arrière d’une voiture qui roule à 90 km/h. Sur la voie de droite, un camion roule à la même vitesse, juste à côté. Un panneau est planté au bord de la route.
- a)Par rapport à la voiture, Clara est-elle immobile ou en mouvement ? Et par rapport au panneau ? Justifie.
- b)Par rapport au camion, Clara est-elle immobile ou en mouvement ? Justifie.
- c)Clara a l’impression que le panneau « vient vers elle ». Explique pourquoi cette description n’est pas fausse.
- d)Le camion ralentit. Par rapport à Clara, dans quel sens le camion semble-t-il se déplacer ?
Exercice 2 – Trajectoires ★★
(4 pts)Un essuie-glace balaie le pare-brise d’une voiture qui roule tout droit. On s’intéresse au bout du balai.
- a)Définis la trajectoire d’un point.
- b)Quelle est la trajectoire du bout du balai par rapport au pare-brise ? Justifie.
- c)Quelle est la trajectoire du bout du balai par rapport à la route ? Justifie.
- d)Quelle est la trajectoire d’un point du capot de la voiture par rapport à la route ?
Exercice 3 – Lire une chronophotographie ★★★
(4 pts)Un palet glisse sur la glace en ligne droite. Une image est prise toutes les 0,2 s ; ses positions successives (0 à 8) sont repérées sur un axe gradué en centimètres.
- a)Quelle durée s’écoule entre la position 0 et la position 8 ?
- b)Le mouvement comporte deux phases. Indique la nature du mouvement pendant chaque phase et justifie à l’aide des écarts.
- c)Calcule la vitesse du palet pendant la première phase, en cm/s puis en m/s.
- d)Décris complètement le mouvement du palet pendant la seconde phase.
Exercice 4 – Calculer une vitesse ★★
(4 pts)Calcule chaque vitesse en donnant le détail du calcul et l’unité.
- a)Une tondeuse robot parcourt 63 m en 3 min, à vitesse constante : vitesse en m/s ?
- c)Un avion décolle à 13 h 25 et atterrit à 14 h 55 après 1 260 km : vitesse moyenne en km/h ?
- b)Un paquebot parcourt 99 km en 4 h 30 min : vitesse moyenne en km/h ?
- d)Un cycliste parcourt 600 m en 48 s : vitesse moyenne en m/s ?
Exercice 5 – Convertir et comparer ★★★
(4 pts)On compare trois engins : un TGV qui roule à 320 km/h, une voiture de course à 92 m/s et un avion qui décolle à 75 m/s.
- a)Convertis la vitesse de la voiture de course en km/h.
- b)Convertis la vitesse du TGV en m/s (arrondis au dixième).
- c)Range les trois engins du plus lent au plus rapide. Justifie.
- d)Un élève affirme qu’une voiture roulait à 50 m/s dans la rue principale de son village. Montre, à l’aide d’un ordre de grandeur, que c’est très peu probable.
Bon courage !
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Voir le corrigé et le barème
Corrigé et barème – Mouvement : trajectoire, vitesse et relativité
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Physique 5ᵉ
Exercice 1 – Un mouvement est relatif ★★
(4 pts)- a)Immobile par rapport à la voiture : sa position dans la voiture ne change pas. En mouvement par rapport au panneau : elle s’en approche puis s’en éloigne. (1)
- b)Immobile : la voiture et le camion roulent côte à côte, à la même vitesse et dans le même sens, donc la position de Clara par rapport au camion ne change pas. (1)
- c)Par rapport à Clara (objet de référence : la voiture), c’est le panneau dont la position change : il s’approche d’elle. Le mouvement est relatif. (1)
- d)Le camion va moins vite que la voiture : par rapport à Clara, il semble reculer, se déplacer vers l’arrière. (1)
Le point clé — un mouvement se décrit toujours par rapport à un objet de référence : les deux descriptions (« la voiture avance », « le panneau approche ») sont justes.
Exercice 2 – Trajectoires ★★
(4 pts)- a)La trajectoire d’un point est la ligne formée par l’ensemble de ses positions successives, par rapport à un objet de référence. (1)
- b)Circulaire : le bout du balai reste à la même distance de l’axe de l’essuie-glace, il décrit un arc de cercle. (1)
- c)Curviligne : le bout du balai tourne et avance avec la voiture en même temps ; sa trajectoire n’est ni une droite ni un cercle. (1)
- d)Rectiligne : la voiture roule tout droit, le point du capot avance en ligne droite. (1)
Erreur fréquente — donner une seule trajectoire pour le balai : elle change avec l’objet de référence (circulaire pour le pare-brise, curviligne pour la route).
Exercice 3 – Lire une chronophotographie ★★★
(4 pts)- a)De la position 0 à la position 8, il y a 8 intervalles de 0,2 s : 8 × 0,2 = 1,6 s. (1)
- b)De 0 à 4 : écarts égaux de 30 cm (30, 60, 90, 120), le mouvement est uniforme. De 4 à 8 : écarts de 25, 20, 15, 10 cm qui rétrécissent, le mouvement est ralenti. (1)
- c)Pendant la première phase, le palet parcourt 30 cm en 0,2 s : v = 30 ÷ 0,2 = 150 cm/s, soit 1,5 m/s. (1)
- d)Par rapport à la glace, le mouvement du palet est rectiligne (ligne droite) et ralenti (sa vitesse diminue). (1)
Erreur fréquente — compter les positions au lieu des intervalles : de la position 0 à la position 8, il y a 8 intervalles, pas 9.
Exercice 4 – Calculer une vitesse ★★
(4 pts)- a)t = 3 × 60 = 180 s ; v = d ÷ t = 63 ÷ 180 = 0,35 m/s. (1)
- b)t = 4 h 30 min = 4,5 h ; v = 99 ÷ 4,5 = 22 km/h. (1)
- c)De 13 h 25 à 14 h 25 : 1 h ; puis 30 min ; t = 1,5 h. v = 1 260 ÷ 1,5 = 840 km/h. (1)
- d)v = 600 ÷ 48 = 12,5 m/s. (1)
Repère — avant de diviser, d et t doivent aller ensemble : m et s pour des m/s, km et h pour des km/h.
Exercice 5 – Convertir et comparer ★★★
(4 pts)- a)92 × 3,6 = 331,2 : la voiture de course roule à 331,2 km/h. (1)
- b)320 ÷ 3,6 ≈ 88,9 : le TGV roule à environ 88,9 m/s. (1)
- c)En km/h : avion 75 × 3,6 = 270 km/h ; TGV 320 km/h ; voiture 331,2 km/h. Du plus lent au plus rapide : l’avion, le TGV, la voiture de course. (1)
- d)50 × 3,6 = 180 km/h : bien plus que 50 km/h, la vitesse maximale en agglomération. L’élève a sans doute confondu les unités : 50 km/h ≈ 13,9 m/s. (1)
Le point clé — on ne compare des vitesses que dans la même unité : 92 m/s, c’est plus que 320 km/h.
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Ce contrôle de physique 5ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Mouvement : trajectoire, vitesse et relativité » : 5 exercices, 55 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Un mouvement est relatif ★★/ 4 pts
- Exercice 2 — Trajectoires ★★/ 4 pts
- Exercice 3 — Lire une chronophotographie ★★★/ 4 pts
- Exercice 4 — Calculer une vitesse ★★/ 4 pts
- Exercice 5 — Convertir et comparer ★★★/ 4 pts
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours et la fiche de révision.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 55 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Mouvement : trajectoire, vitesse et relativité » ?
- 55 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 55 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de physique de cinquième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Mouvement : trajectoire, vitesse et relativité » du programme officiel de physique en cinquième.
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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