QCM Physique: mécanique, concours Orthoptie Toulouse 2018.

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Question 1
Une fusée part de la lune à vitesse contante de 720 km / h.
A - Elle parcourt 5 420 400 000 km en un an. Faux.
720 x24 x365,25 =6 311 520 km
B - Elle parcourt 6 307 200 km en un an. Faux.
Vrai si un an est arrondi à 365 jours.
C - Elle parcourt 1 728 000 m en un jour. Vrai.
720 x24 =17 280 km =17 280 000 m.
 D - Elle parcourt 200 m en une seconde.  Vrai.
720 / 3,6 =200 m /s.
E - Elle parcourt 1 246 000 m en un jour. Faux.
Question 2
Un joggeur veut connaître sa vitesse. Il mesure qu'il a parcouru 540 m en 3 minutes à vitesse constante. Sa vitesse est de :
A - 5 m /s. Faux.
540 / (3 x60) = 3 m /s.
B - 12,3 km / heure. Faux.
0,54 x20 =10,8 km /h.
C -3,2 m /s. Faux.
D - 10,8 km /h. Vrai.
E - 6,4 km / h. Faux.
Question 3
Une onde se propage à vitesse constante  de 1 cm /s.
A - Cette onde a une accélération constante de 36 m s-2 à l'heure. Faux.
B - Cette onde parcourt 864 m par jour. Vrai.
0,01 x3600 x24 =864 m.
C - Cette onde a une accélération constante de 360 m s-2 à l'heure. Faux.
D - Cette onde a une accélération constante de 3600 m s-2 à l'heure. Faux.
E - Cette onde parcourt 0,6 m à chaque minute. Vrai.
0,01 x 60 = 0,6 m.
 -dessous :
Question 4
Un projectile est tiré verticalement vers le haut. Au point le plus haut de sa trajectoire :
A - son accélération est nulle, Faux.
Son accélération est constante et vaut 9,81 m s-2 au voisinage du sol terrestre.
B - son accélération diminue. Faux
C -son accélération augmente. Faux.
D - son accélération reste constante. Vrai.
E - aucune réponse n'est correcte. Faux.
Question 5
On considère le déplacement d'un point matériel au cours duquel le vecteur vitesse et le vecteur accélération sont orthogonaux et non nuls
A - Un tel mouvement est impossible. Faux.
B - La trajectoire ne peut être une droite. Vrai.
C - Le mouvement est uniforme. Faux.
uniforme signifie " la norme du vecteur vitesse est constante".
D - Le mouvement est rectiligne. Faux.
E - La trajectoire est une droite. Faux.



Question 6
Dans un mouvement rectiligne, on note x(t), v(t) et a(t) respectivement la position, la vitesse et l'accélération d'un point matériel.
A - Lorsque x(t) atteint un extremum, la vitesse est toujours nulle. Vrai.
Le vecteur vitesse est la dérivée du vecteur position par rapport au temps. Si la dérivée est nulle, x(t) passe par un extremum.
B - Lorsque x(t) atteint un extremum, la vitesse est toujours maximale.. Faux.
C - Lorsque x(t) atteint un extremum, la vitesse et l'accélération changent toujours de signe. Faux.
Dans le cas de l'oscillateur élastique horizontal : la vitesse change de signe quand la position passe par un extremum, mais l'accélération est toujours dirigée vers la postion d'équilibre.
 D - Lorsque l'accélération change de signe, la vitesse v(t) change toujours de signe. Faux.
Dans le cas de l'oscillateur élastique horizontal : au passage à la position d'équilibre, l'accélération change de signe, mais pas la vitesse.
E - La vitesse v(t) change toujours de signe si l'accélération a(t) change de signe. Faux.
Question 7
Dans  un mouvement rectiligne uniformément varié :
A - L'accélération est proportionnelle au temps. Faux.
B - L’accélération est constante. Vrai.
C - La vitesse est une fonction affine du temps. Vrai.
D - La vitesse est proportionnelle au carré du temps. Faux.
E - La vitesse est constante. Faux.

Question 8
On considère un objet se déplaçant le long d'un axe Ox. L'évolution de sa position x(t) par rapport à l'origine est représentée.

A - La vitesse n'est pas constante entre O et A. Faux.
x(t) est une fonction linéaire ; sa dérivée, la vitesse est constante entre O et A.
B - L’accélération est nulle entre A et B. Vrai.
Entre A et B, c'est un arrêt.
C - L'accélération moyenne est plus grande entre B et C qu'entre C et D. Faux.
L'accélération moyenne est égale à la variation de la vitesse divisée par la durée de cette variation.
La pente du segment BC est inférieure à celle du segment CD. La vitesse varie plus rapidement et sur une durée plus courte entre C et D qu'entre B et C.
D - L'accélération moyenne est négative entre F et G. Vrai.
La valeur absolue du coefficient directeur de la tangente à la courbe en F est supérieur à celui de la tangente en G. La vitesse diminue entre F et G.
E - La vitesse est nulle en E. Vrai.
x(t) passe par un extremum et v = dx / dt.
Question 9.
Les courbes ci-dessous représentent les trajectoires paraboliques de deux projectiles en chute libre.

A - Les deux projectiles retombent au même instant. Faux.
Cela dépend de la vitesse initiale.
y = -4,9 t2 +v0 sin at = 0 ; t = v0 sin a / 4,9.
B - Les deux projectiles ont une même vitesse initiale. Faux.
C - A retombe sur le sol après B. Vrai.
D - A possède une vitesse initiale horizontale plus petite que B. Vrai.
E - A possède une vitesse initiale verticale plus petite que B. Faux.
Flèche = (v0 sin a)2 / (2g) ; portée = v20 sin (2a) / g ; flèche / portée =0,25 tan a.

A
 B
Portée ( lecture graphe) (mètre)
 ~ 1,7
  ~ 2,3
Flèche ( lecture graphe) mètre
 ~ 0,8
 ~ 0,2
4 Flèche / portée  = tan a
 ~ 2 ( a ~ 60°)
 0,17 ( a ~ 20°)
(v0 sina) =[ 2 x 9,8 x flèche ]½
 16½ = 4
 4½ = 2
Vitesse initiale ( m /s)
4 / sin 60 ~4,6
 2 / sin 20 ~5,8
durée de la chute (s) =v0 sin a / 4,9. 4 / 4,9 ~0,8
 2 / 4,9 ~0,4
v0 cos a
 4,6 x cos 60 ~2,3
 5,8 x cos 20 ~5,4

Question  10.
Deux véhicules se déplacent sur une même route en ligne droite. On note v1(t) et v2(t) leurs vitesses respectives.

A - La résultante des forces s'exerçant sur le véhicule 1 est nulle. Faux.
Une résultante nulle des forces implique une vitesse constante.
B - Les deux véhicules n'ont jamais la même accélération. Faux.
a1 = dV1 / dt ; a2 = coefficient directeur de la tangente à la courbe v2(t).
Quand cette tangente (D) et la droite v1(t) sont parallèles , l'accélération est la même.
C - La résultante des forces s'exerçant sur le véhicule 1 est constante. Vrai.
V1(t) est une fonction affine du temps ; dv1/dt = constante.
D - L’accélération du véhicule 2 est constante. Faux.
E - L’accélération du véhicule 2 diminue au cours du temps. Faux.
Au début, la vitesse croît, l'accélération est positive ; puis la vitesse décroît, l'accélération devient négative.



Question 11
Deux véhicules se déplacent sur une même route en ligne droite. On note v1(t) et v2(t) leurs vitesses respectives.

 A -  La résultante des forces s'exerçant sur le véhicule 1 est nulle. Faux.
Une résultante nulle des forces implique une vitesse constante.
B - L’accélération du véhicule 2 est constante. Faux.
v2 n'est pas une fonction affine du temps.
 C -  La résultante des forces s'exerçant sur le véhicule 1 est constante.. Vrai.
V1(t) est une fonction affine du temps ; dv1/dt = constante.
D - L’accélération du véhicule 2 diminue au cours du temps. Faux..
La vitesse v2 croît de plus en plus au cours du temps.
E - L’accélération du véhicule 2 augmente au cours du temps. Vrai.

Question 12
Une personne prend l'ascenseur pour monter dans un immeuble. l'ascenseur qui possède au départ une vitesse nulle, accélère de manière constante pendant 2,4 s jusqu'à atteindre une vitesse constante égale à 3 m /s. De quelle hauteur s'est-il élévé lorsqu'il atteint cette vitesse constante ?
A - 2,4 m
B - 3,6 m. Vrai.
C - 1,2 m
D - 5,2 m
E - 0,5 m.

Question 13
Un satellite décrit une trajectoire circulaire à vitesse constante autour de la terre.
A - La somme des forces exercées sur le satellite est nulle. Faux.
Il est soumis à la force gravitationnelle de la terre.
B - La somme des forces exercées sur le satellite est non nulle et dépend du rayon de la trajectoire. Vrai.
C - L'accélération du satellite est tangente à la trajectoire. Faux.
L'accélération est centripète.
D - Le satellite a une accélération nulle. Faux.
E -Le satellite a une accélération non nulle indépendante de sa masse. Vrai.

Question 14
Soit un point M contenu dans un plan ( O, x, y ) qui se déplace à la vitesse V(t). Le graphe ci-dessous représente l'évolution de la vitesse en fonction du temps. Quelle est la distance parcourue entre t =0 et t = 10 s ?


A - 80 m.
B - 32 m.
C - 10 m.
D - 60 m.
E - 72 m. Vrai.
Mouvement uniformément accéléré entre 0 et 4 s. a = 1 m s-2 ; v =a t +v0 = t+4 ; x = ½at2 +v0t =0,5 x42 +4x4 =24 m.
Mouvement uniforme entre 4 et 10 s.
 v = 8 m /s ; x = 8( t-4) =8 x6 = 48 m ; total : 24+48 = 72 m.

Question 15.
Une personne se trouve assise dans un train, dans le sens de la marche. Les fenètres sont fermées et le train roule à vitesse constante sur une voie horizontale. La personne jette une boule en l'air, verticalement, puis immobilise sa main. La boule retombe alors :
A - En avant de la main. Faux.
B -Sur la main. Vrai.
C - En arrière de la main. Faux.
D  -A gauche de la main. Faux.
E - A droite de la main. Faux.

Question 16
Un palet, initialement, est lancé sur un sol parfaitement glissant ( sans frottement ) avec une force constante durant un intervalle de temps Dt. L'objet atteint finalement une vitesse v. L'expérience est répétée une seconde fois avec une force dont l'intensité est deux fois plus grande. Quel intervalle de temps est nécessaire pour atteindre la même vitesse v ?
A - 4 Dt.
B - 2 Dt.
C -  Dt.
D - 0,5 Dt. Vrai.
E - 0,25 Dt.
La variation de la quantité de mouvement est la même dans les deux expériences, égale à l'impulsion F Dt..

Question 24
La norme de la quantité de mouvement d'une bille :
A - est divisée par 2 si la vitesse est divisée par 4. Faux.
p = mv. A masse constante si la vitesse est divisée par 2, p est divisée par 2
B - Double si sa masse double. Vrai.
Il faudrait préciser, " à vitesse constante "..
C - Est identique si la vitesse garde la même direction mais change de sens. Vrai.
La norme de p ne dépend pas du sens du vecteur vitesse.
 D - Quadruple si la norme de sa vitesse et sa masse doublent. Vrai.
E - Change si la vitesse change de direction mais garde le même sens. Faux.
 La norme du vecteur quantité de mouvement dépend de la norme du vecteur vitesse, pas de sa direction.
Question 25
Lorsque l'on presse un ressort à un bout ( le ressort est compressé localement), une onde se propage d'un bout à l'autre du ressort.
A - L'onde est transversale, Faux.
B - L'onde est longitudinale. Vrai.
C -L'onde n'a pas besoin de support matériel. Faux.
D - L'onde a besoin d'un support matériel. Vrai.
E -L'onde va à la vitesse de la lumière. Faux.
Question 26
L'accélération instantanée d'un point matériel peut se calculer à partir de sa vitesse instantanée.
A - Seulement si le mouvement est uniformément accéléré. Faux.
B - Seulement si la vitesse instantanée est proportionnelle au temps. Faux.
C - Car la vitesse instantanée est proportionnelle à l'accélération. Faux.
D - Car il suffit de dériver l'expression de la vitesse instantanée par rapport au temps. Vrai.
E - Car la vitesse instantanée est la dérivée de l'accélération instantanée par rapport au temps. Faux.
 Question 28
L'énergie potentielle d'un point matériel de masse m = 100 g dont l'altitude  l'état initial et l'état final diminue de h =10 cm dans le champ de pesanteur g = 9,81 m s-2 :
A - est proportionnelle à l'altitude h. Vrai.
B - varie de 9,81 10-2 J. Vrai.
mgh = 0,1 x9,81 x0,1 =0,0981 J.
C - est proportionnelle à la masse m. Vrai.
D - dépend de la norme de la vitesse initiale du point matériel. Faux.
E - varie de 9,81 103 J. Faux.

Question 29
L'énergie mécanique :
A - est conservée si un système est soumis seulement au champ de pesanteur g. Vrai.
B - est toujours plus grande que l'énergie cinétique. Faux.
L'énergie mécanique peut aussi être égale à l'énergie cinétique..
C - est conservée s'il y a des forces de frottement. Faux.
D - décroit en présence de forces conservatives. Faux.
L'énergie mécanique est conservée en présence de forces conservatives.
E - est la somme de l'énergie cinétique et de toutes les énergies potentielles. Vrai.

Question 30.
Une voiture de masse 1000 kg a une vitesse de 36 km/h sur une route rectiligne horizontale.
A - Son énergie cinétique double si la vitesse double. Faux.
L'énergie cinétique est proportionnelle au carré de la vitesse.
B - Son énergie mécanique est proportionnelle à sa vitesse. Faux
C - son énergie cinétique vaut 5 105 J. Faux.
v = 36 / 3,6 = 10 m/s ; ½mv2 = 500 x102 =5 104 J.
D -  son énergie cinétique vaut 648 000 J. Faux.
E - Son énergie mécanique rest constante si la voiture accélère. Faux.

 Question  31.
A - L'énergie cinétique peut être négative. Faux.
B - L'énergie mécanique est positive ou nulle. Faux.
Tout dépend de la référence pour l'énergie potentielle.
C - L'énergie potentielle dépend d'un choix conventionnel. Vrai
D - L'énergie mécanique dépend d'un choix conventionnel. Vrai
E - L'énergie cinétique dépend d'un choix conventionnel. Faux.

Question 33
Un coureur A part à t = 0 à la vitesse constante de 2 m /s. Un second couruer B part 30 s après à la vitesse constante de 4 m/s. Combien de temps mettra B pour rattraper A ?
A - 6 s
B - 10 s
C - 15 s
D - 30 s. Vrai.
E - 60 s
A : x(t) = 2t ; B : x(t) = 4(t-30) ; 2t = 4(t-30)  ; B rattrape A à la date t = 60 s, soit 30 s après son départ.

Question 34
Un coureur A part à t = 0 à la vitesse constante de 10 m /s. Un second couruer B part 30 s après à la vitesse constante de 30 m/s pendant 30 m, puis il ralentit à une vitesse constante de 15 m/s. Combien de temps mettra B pour rattraper A ?
A - 16 s
B - 31 s.
C - 63 s.
D - 78 s
E -102 s.
A : x(t) = 10 t ; B : pour les 30 premiers mètres x(t) = 30(t-30) soit t -30=  1 s ;
puis x(t) = 15(t-31)+30.
15(t-31)+30 =10 t ; t=87 s. B rattrape A à la date t =87 s, soit 57 s après son départ.

Question 35
 Un coureur A part à t = 0 à la vitesse constante de 10 m /s. Un second couruer B part 10 s après à la vitesse constante de 20 m/s pendant 20 m, puis il ralentit à une vitesse constante de 20 m/s.  A cet instant, un troisième coureur C s'élance à 30 m /s.
A - C rattrape B après 11 s.
B - C rattrape B après 15 s.
C - C rattrape A après 8 s.
D - C rattrape A après 11 s.
E - C rattrape B avant A. Vrai.
A : x(t) = 10 t ;
B : pour les 10 premiers mètres x(t) = 20(t-10) soit t -10=  1 s ; puis x(t) = 20(t-11)+20.
C : x(t) = 30(t-11).
C rattrape B : 30(t-11) = 20(t-11)+20 soit t =13 s.
C rattrape A : 30(t-11) = 10 t soit t =16,5 s.


Question 36.
Une voiture de 1000 kg roule à 30 km /h.
A -Son énergie cinétique est 45 000 J. Faux.
30 /3,6 =8,33 m/s ; ½mv2 = 500 x8,332 ~34700 J.
B -Son énergie cinétique est 4167 J. Faux.
C - Son énergie cinétique est 15 000 J. Faux.
D  -Son énergie mécanique est toujours identique à son énergie cinétique. Faux.
Cela serait vrai  à vitesse constante sur une route horizontale.
E - L'énergie potentielle dépend de la convention choisie. Vrai.

Question 37
Sur une ligne droite, le déplacement d'un couruer est modélisé par : x(t) = 2t2 +4.
A - le coureur parcourt 12 m en 2 s. Vrai.
2 x22 +4 = 12 m.
B - L'accélération du couruer est a = 2t. Faux.
vitesse v = 4t ; accélération a = 4 m s-2.
C - Son accélération est constante. Vrai.
D -sa vitesse est v=4 t. Vrai.
E - Sa vitesse est constante. Faux.


  

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