QCM : mécanique. Concours Orthoptie Toulouse 2015

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Chaque question est composée de 5 items auquels ous devez répondre.
1 point par question : réponse juste +0,2 point / item ; réponse fausse : -0,2 point / item ; absence de réponse : 0 point / item.

Mécanique.
Pendant une course de F1, un spectateur situé dans les tribunes longeant la piste mesures les positions occupées par la voiture au cours du temps.
- Le spectateur peut représenter la trajectoire de la voiture sur un graphique. ( vrai).
- Le spectateur est immobile par rapport à un référentiel associé à la voiture. ( faux).
- Le spectateur est immobile par rapport à un référentiel associé à lui même. ( vrai ).
- La position de la voiture à chaque instant peut être représentée par un vecteur. ( vrai ).
- Pour représenter mathématiquement la trajectoire de la voiture, on peut utiliser une courbe type D(t), où D indique la distance entre le spectateur et la voiture et t la variable temps. ( vrai). ( l'origine de l'axe est le spectateur et le sens de l'axe est celui de la vitesse de la voiture ; l'origine des dates est l'instant de départ, par exemple ).

Les positions successives d'un point matériel en mouvement circulaire de centre O et de rayon R = 0,1 m, ont été pointées à intervalle de temps constant. La norme de la vitesse est constante et vaut v =0,0628 m/s.
- La distance entre le point O et le point M varie au cours du temps. ( faux ).
- Par définition, à la date t=0, le point matériel se trouve en O. ( faux ).
- Ce point matériel est en mouvement circulaire uniforme. ( vrai ).
- La norme de la vitesse ne varie pas donc l'accélération du point est nulle.  ( faux ).
La direction de la vitesse change, l'accélération est centripète et sa valeur est v2/R.
- Ce point revient à la même position toutes les 10 secondes. ( vrai ).
La circonférence de rayon R est déctrite en T secondes à la vitesse v = 0,0628 m/s ; T = 2 p R / v =2*3,14 *0,1 / 0,0628 = 10 s.

Dans le référentiel d'étude, le vecteur vitesse instantanée d'un point matériel à un instant t est la dérivée du vecteur position de ce point à cette date.
- La direction du vecteur vitesse est perpendiculaire à la trajectoire du point. ( faux ).
Le vecteur vitesse est porté par la tangente à la trajectoire.
- Le sens du vecteur vitesse instantané donne le sens de parcours de la trajectoire. ( vrai ).
- Dans le système internationnal d'unités, la norme de la vitesse peut s'exprimer en km h-1. ( faux )  ( m s-1).
- L'accélération instantanée du point matériel à un instant t est la dérivée de la norme de la vitesse à cette date. ( faux).
Le vecteur accélération est la dérivée par rapport au temps du vecteur vitesse.
- Dans le système internationnal d'unités, la norme de l'accélération s'exprime en m s-2. ( vrai ).

Le recordman du monde du 100 m a été établi à 9,58 s.
- La vitesse instantanée était proche de 10 m/s. ( faux).
La vitesse moyenne était proche de 10 m/s.
- La vitesse moyenne était proche de 36 km/h. ( vrai ). 10 m/s ou 10*3,6 = 36 km/h.
- Le mouvement de l'athlète était rectiligne. ( vrai ).
- Le mouvement de l'athlète était rectiligne uniforme. ( faux ).
Rectiligne uniformément accéléré puis rectiligne uniforme.
- La vitesse à l'arrivée était environ 45 km/h. Son accélération moyenne était donc de 4,5 km h-2. ( faux )
45 / 3,6 = 12,5 m/s ; 12,5 / 9,58 ~1,3 m s-2.








La quantité de mouvement d'un système assimilé à un point matériel à un instant t :
- Pour la caractériser complètement il faut indiquer sa norme, sa direction et son sens. ( vrai ).
- elle est le produit de la masse du système par son impulsion. ( faux ). masse fois vecteur vitesse.
- elle se mesure en kg m s-2. ( faux). kg m s-1.
- elle est proportionnelle à la vitesse du système dans le référentiel d'étude. ( vrai ).
- elle est proportionnellle à l'accélération du système dans le référentiel d'étude. ( faux ).

La norme de la quantité de mouvement d'une bille :
- double si sa masse double ( vrai si la vitesse reste inchangée ).
- Quadruple si la norme de la vitesse et la masse doublent. ( vrai).
- Est divisée par deux si la vitesse change de direction. ( faux ).
- Est identique si la vitesse garde la même direction mais change de sens. (vrai si la norme de la vitesse ne change pas ).
- Change si la vitesse change de direction mais garde le même sens.
(vrai si la norme de la vitesse change ).

La quantité de mouvement d'un système constitué de deux billes de même masse :
- est nulle si les vitesses des deux billes ont même direction. ( faux ).
- Est nulle si les vitesses des billes ont le même sens. ( faux ).
- Est nulle si les vitesses des billes ont même direction et sont de sens opposé. ( vrai ).
- est proportionnelle à la masse totale du système. ( faux ).
- est proportionnelle à la somme vectorielle des vitesses des deux billes. ( vrai ).

L'accélération instantanée d'un point matériel peut se calculer à partir de sa vitesse instantanée.
- Car la vitesse instantanée est proportionnelle à l'accélération. ( faux).
- Car il suffit de diviser la vitesse par la date. ( faux ).
- Car il suffit de dériver l'expression de la vitesse instantanée par rapport au temps. ( vrai ).
- Car la vitesse instantanée est la dérivée de l'accélération par rapport au temps. ( faux ).
- Seulement si le mouvement est uniformément accéléré. ( faux ).



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Les énoncés suivants sont en accord avec les trois lois de Newton.
- Dans un référentiel galiléen, un point matériel isolé est au repos ou en mouvement rectiligne uniforme. ( vrai ).
-Dans un référentiel galiléen, tout système est au repos ou en mouvement rectiligne uniforme. ( faux ).
- La norme d'une force se mesure en kg m s-2. ( vrai ).
- La quantité de mouvement d'un système se conserve toujours. ( faux ).
La quantité de mouvement d'un système isolé et fermé se conserve.
- La force de gravitation exercée par le soleil sur la terre a même norme que la force de gravitation qu'exerce la terre sur le soleil. ( vrai ).

Un système est dit fermé si sa masse reste constante au cours du temps et ouvert si sa masse varie au cours du temps.
- Un système fermé sur lequel on exerce une force constante acquière une accélération constante proportionnelle à sa masse. ( faux ).
- Un système ouvert sur lequel on exerce une force constante acquière une accélération constante inversement proportionnelle à sa masse. ( faux ).
- Une fusée propulsée grâce au principe de la propulsion à réaction est un exemple de système ouvert. ( vrai ).
- La quantité de mouvement d'un système ouvert isolé ne se conserve pas. ( vrai ).
- Pour un système fermé la dérivée par rapport au temps de sa quantité de mouvement est proportionnelle à sa masse. ( vrai ).

La poussée d'Archimède.
- Elle est une force subie par un objet plongé dans l'eau. ( vrai ).
- Elle est une force agissant horizontalement de haut en bas sur un corps en immersion dans un liquide. ( faux ). La poussée est verticale vers le haut.
- Elle est une force agissant horizontalement de bas en haut sur un corps en immersion dans un liquide. ( faux )
- Elle dépend de la profondeur d'imersion et de la forme de l'objet. ( faux). Elle ne dépend pas de la profondeur d'immersion.
- Elle dépend du poids de l'eau déplacé par l'objet plongé. ( vrai).

Une particule de charge négative se déplaçant horizontalement est soumise à l'action d'un champ électrostatique uniforme E0, vertical, vers le haut.
- La particule est déviée horizontalement. ( faux ).
- La particule est déviée suivant la direction du champ électrostatique. ( vrai ).
- La particule est déviée dans le sens du champ électrostatique. ( faux ).
- Sa trajectoire est rectiligne. ( faux ).
- Son mouvement est uniformément accéléré. ( vrai ).

La lune est un satellite de la terre. Sa trajectoire dans le référentiel géocentrique est :
- une hélice. ( faux ).
- une ellipse dont  la terre occupe l'un des foyers. ( vrai ).
- Une parabole. ( faux ).
- Un cercle dont la terre occupe le centre. ( faux ).
- En accord avec les lois de Kepler. ( vrai ).



Le travail du poids d'un point matériel de masse m = 100 g, dont l'altitude entre l'état initial et l'état final diminue de h = 10 cm dans le champ de pesanteur g = 9,81 m s-2 :
- est proportionnel à la masse m. ( vrai ).
- dépend de la norme de la vitesse initiale du point matériel. ( faux ).

- est proportionnel à l'altitude h. ( vrai ).
- vaut 9,81 10-2 J. ( vrai ).
Travail moteur en descente W = m g h = 0,100*9,81*0,10 = 9,81 10-2 J.
- vaut 9,81 10+3 J. ( faux ).

Le vecteur force associé au frottement fluide :
- a toujours un travail nul. ( faux ).
- est de sens opposé au mouvement. ( vrai ).
- dépend de l'accélération du corps qui subit la force de frottement. ( faux ).
- est toujours proportionnel à la masse du corps qui subit la force de frottement. ( faux ).
- a un travail qui dépend du chemin suivi. ( vrai ).
Cette force de frottement fluide n'est pas conservative.

L'énergie mécanique :
- est toujours plus grande que l'énergie cinétique. ( faux )
L'énergie mécanique est égale à l'énergie cinétique si l'énergie potentielle est nulle.
- est la somme de l'énergie cinétique et de toutes les énergies potentielles. ( vrai ).
- est conservée s'il y a des frottements. ( faux )
- est conservée si un système est soumis seulement au champ de pesanteur g. ( vrai ).
- décroît en présence de forces conservatives. ( faux ).

Une plume et une bille en verre sont lâchées sans vitesse initiales d'une altitude h par rapport au sol ( h = 0) dans le champ de pesanteur g.
- La bille arrive au sol toujours avant la plume. ( vrai ).
- En absence de force de frottement la bille arrivera au sol en même temps que la plume. ( vrai si la poussée d'Archimède est négligeable devant le poids ).
- Au départ la bille et la plume ont la même énergie mécanique. ( faux ).
La bille et la plume n'ont pas la même masse.
- Au départ la bille et la plume ont la même énergie potentielle. ( faux ).
- Au sol la bille et la plume ont la même énergie potentielle. ( vrai ).
Le sol est la référence de l'énergie potentielle de pesanteur.

Une voiture de masse m = 1500 kg a une vitesse v = 100 km/h.
- Son énergie cinétique vaut 1,5 106 J. ( faux )

100 / 3,6 ~28 m/s ; ½mv2 ~0,5*1500*282 ~ 6 105 J.
- Son énergie cinétique vaut 1,5 106 kg km2 h-2. ( faux )
- Son énergie cinétique augmente si la voiture accélère. ( vrai ).
- Son énergie mécanique reste constante si la voiture accélère. ( faux ).
- Son énergie mécanique est proportionnelle à sa vitesse. ( faux ).

Une pomme se décroche d'une branche à une altitude de 3,0 m et tombe en chute libre.
- La seule force qui s'applique sur elle est son poids. ( vrai, la chute est libre )
- L'énergie mécanique se conserve au cours du mouvement. ( vrai ).
- On ne peut pas calculer la vitesse de la pomme au moment du contact avec le sol car sa masse n'est pas donnée. ( faux ).
Conservation de l'énergie mécanique : mgh = ½mv2 ; v = (2gh)½.
- La vitesse de la pomme au moment du contact avec le sol dépend linéairement de l'altitude. ( faux ).
- La vitesse de la pomme au moment du contact avec le sol dépend  de la racine carrée de l'altitude. ( vrai ).

Energie mécanique, potentielle, cinétique.
- L'énergie potentielle dépend d'un choix conventionnel. ( vrai ).
- L'énergie mécanique dépend d'un choix conventionnel. ( vrai ).
Energie mécanique = énergie cinétique + énergie potentielle. L'énergie mécanique dépend du choix conventionnel de l'énergie potentielle.
- L'énergie cinétique dépend d'un choix conventionnel. ( faux ).
- L'énergie cinétique est positive ou nulle. ( vrai ).
- L'énergie mécanique est positive ou nulle. ( faux ).




  

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