Nom : _______________________ Prénom : _______________________ Date : __________
Exercice 1 — Système et référentiel (3 pts)
Donne la définition d'un référentiel.
Un passager est assis dans un train qui roule. Est-il en mouvement par rapport au siège du train ? Par rapport à un arbre au bord de la voie ?
Comment appelle-t-on le fait que le mouvement d'un objet dépende du référentiel choisi ?
Exercice 2 — Reconnaître une trajectoire (3 pts)
Indique la nature de la trajectoire (rectiligne, circulaire ou curviligne), dans le référentiel terrestre :
Situation
Trajectoire (à écrire)
Une bille lâchée tombe verticalement
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Une nacelle de grande roue
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Un ballon de basket lancé vers le panier
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Exercice 3 — Calculer une vitesse moyenne (4 pts)
Un coureur parcourt une distance de 400 m en 50 s.
Rappelle la formule de la vitesse moyenne en précisant les unités.
Calcule sa vitesse moyenne en m/s.
Convertis cette vitesse en km/h.
Exercice 4 — Conversions et distance (5 pts)
Une voiture roule à la vitesse stabilisée de 108 km/h sur l'autoroute.
Convertis cette vitesse en m/s.
Quelle distance parcourt-elle en 10 s à cette vitesse ?
Le conducteur réagit en 1,0 s avant de freiner. Quelle distance parcourt le véhicule pendant ce temps de réaction (à 108 km/h) ?
Exercice 5 — Vecteur vitesse et chronophotographie (5 pts)
On donne la chronophotographie d'une bille (positions prises à intervalles de temps égaux \(\tau\)).
Cite les quatre caractéristiques d'un vecteur vitesse \(\vec v\).
Les écarts entre positions sont de plus en plus grands à durée égale. Le mouvement est-il uniforme, accéléré ou ralenti ? Justifie.
Entre deux positions voisines, la bille parcourt \(d=0{,}18\) m pendant \(\tau=0{,}060\) s. Calcule la vitesse \(v\) à cet endroit.
Correction
Exercice 1 (3 pts) :
Un référentiel est l'objet de référence par rapport auquel on décrit le mouvement, auquel on associe une horloge pour mesurer le temps.
Par rapport au siège du train : immobile (ils bougent ensemble). Par rapport à l'arbre : en mouvement.
C'est la relativité du mouvement.
Exercice 2 (3 pts) :
Bille qui tombe → trajectoire rectiligne (verticale).
Nacelle de grande roue → trajectoire circulaire.
Ballon de basket → trajectoire curviligne (parabole).
Exercice 3 (4 pts) :
\(v=\dfrac{d}{\Delta t}\), avec \(d\) en m, \(\Delta t\) en s et \(v\) en m/s.
\(v=\dfrac{400}{50}=8{,}0\) m/s.
\(v=8{,}0\times3{,}6=28{,}8\) km/h.
Exercice 4 (5 pts) :
\(v=108\div3{,}6=30\) m/s.
\(d=v\times\Delta t=30\times10=300\) m.
Pendant 1,0 s : \(d=30\times1{,}0=30\) m. (À 108 km/h, on parcourt 30 m pendant le seul temps de réaction !)
Exercice 5 (5 pts) :
Le vecteur vitesse possède : une direction (tangente à la trajectoire), un sens (celui du mouvement), une valeur (la vitesse en m/s) et un point d'application (la position de l'objet).
Mouvement accéléré : à durée égale, les distances parcourues augmentent, donc la valeur de la vitesse augmente.