3e prépa-métiers | Physique-Chimie | Mouvement et interactions
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Matériel : un stylo, un crayon à papier, une règle et la calculatrice (autorisée). Lis chaque question jusqu'au bout avant de répondre. Écris toujours l'unité à côté du résultat.
C1, C2 · Trajectoires et écarts entre les positions.
Aide : ligne droite → rectiligne ; cercle → circulaire ; autre courbe → quelconque.
1. Pour chaque objet, coche la forme de sa trajectoire.
| Objet | Rectiligne | Circulaire | Quelconque |
|---|---|---|---|
| Une cabine d'ascenseur qui monte | ☐ | ☐ | ☐ |
| Un siège de manège qui tourne | ☐ | ☐ | ☐ |
| Un ballon de basket lancé vers le panier | ☐ | ☐ | ☐ |
| Un train sur des rails droits | ☐ | ☐ | ☐ |
Nora roule en trottinette en ligne droite. Elle freine pour s'arrêter. On note sa position toutes les secondes.
2. Lis les positions sur la règle. Les deux premières sont données.
| Instant | 0 s | 1 s | 2 s | 3 s | 4 s |
|---|---|---|---|---|---|
| Position | 0 m | 5 m | m | m | m |
3. Calcule les écarts. Aide : écart = position suivante moins position d'avant.
5 − 0 = 5 m ; 9 − 5 = m ; 12 − 9 = m ; 14 − 12 = m
4. Entoure les bonnes réponses.
a) Les écarts : restent égaux / augmentent / diminuent
b) Le mouvement de la trottinette est : uniforme / accéléré / ralenti
1. 0,5 pt par ligne. Ascenseur : rectiligne (il monte tout droit). Siège de manège : circulaire. Ballon de basket : quelconque (une arche). Train sur des rails droits : rectiligne.
2. Positions : 0 m ; 5 m ; 9 m ; 12 m ; 14 m (1 pt, retirer 0,5 pt par erreur).
3. Écarts : 5 m ; 9 − 5 = 4 m ; 12 − 9 = 3 m ; 14 − 12 = 2 m (1 pt).
4. a) Les écarts diminuent (0,5 pt). b) Le mouvement est ralenti : Nora freine (0,5 pt).
C3 · Inès est assise dans un train qui roule. Malik est debout sur le quai : il ne marche pas.
Aide : la position change par rapport à l'objet de référence → en mouvement. Elle ne change pas → immobile.
1. Coche la bonne case.
| Qui ? | Objet de référence | En mouvement | Immobile |
|---|---|---|---|
| Inès | le train | ☐ | ☐ |
| Inès | le quai | ☐ | ☐ |
| Malik | le quai | ☐ | ☐ |
| Malik | le train | ☐ | ☐ |
2. Inès dit : « Je ne bouge pas. » Complète sa phrase pour qu'elle soit vraie.
« Je ne bouge pas par rapport . »
3. Vrai ou faux ? Entoure la bonne réponse.
a) Inès peut être immobile et en mouvement en même temps. VRAI / FAUX
b) Pour dire qu'un objet bouge, il faut nommer l'objet de référence. VRAI / FAUX
4. Le train d'Inès est arrêté en gare. Le train d'à côté démarre. Inès a l'impression que son train recule. Pour savoir si son train bouge vraiment, elle doit regarder :
Entoure : le train d'à côté / le quai
1. 0,5 pt par ligne. Inès / train : immobile (elle reste à sa place). Inès / quai : en mouvement (elle s'éloigne du quai). Malik / quai : immobile. Malik / train : en mouvement (le train passe devant lui).
2. « Je ne bouge pas par rapport au train. » (1 pt ; « au siège » ou « au wagon » est accepté.)
3. a) VRAI : immobile par rapport au train, en mouvement par rapport au quai (0,5 pt). b) VRAI (0,5 pt).
4. Le quai (1 pt). S'il ne bouge pas par rapport à elle, son train est bien arrêté. Son cerveau avait pris l'autre train comme objet de référence.
C4 · Aide : v = d / t (la distance divisée par la durée).
1. Complète avec m/s ou km/h.
a) Distance en mètres, durée en secondes : la vitesse est en
b) Distance en kilomètres, durée en heures : la vitesse est en
2. Le record du monde du 200 m est détenu par Usain Bolt : 200 m en 19,19 s (Berlin, 2009).
d = m ; t = s
v = d / t = / ≈ m/s (arrondis au dixième)
Source : World Athletics, records du monde du 200 m.
3. Ali va à son stage en scooter. Il parcourt 9 km en 0,25 h (un quart d'heure).
v = d / t = 9 / 0,25 = (nombre, puis unité)
4. Entoure le résultat bien écrit : 36 / 36 km/h
1. a) m/s (0,5 pt). b) km/h (0,5 pt).
2. d = 200 m ; t = 19,19 s (0,5 pt).
v = 200 / 19,19 ≈ 10,4 m/s (1 pt pour le calcul, 0,5 pt pour l'arrondi et l'unité).
3. v = 9 / 0,25 = 36 km/h (1 pt pour 36, 0,5 pt pour km/h : des km et des h donnent des km/h).
4. 36 km/h : un résultat sans unité est faux (0,5 pt).
C5 · Aide : km/h → m/s : je divise par 3,6. m/s → km/h : je multiplie par 3,6.
Distance : d = v × t. Durée : t = d / v.
1. Convertis.
a) Sur certaines routes hors ville, la vitesse est limitée à 90 km/h.
90 ÷ 3,6 = m/s
b) Un scooter de 50 cm3 roule au plus à 12,5 m/s.
12,5 × 3,6 = km/h
2. Pour calculer une durée, j'utilise (entoure) : v = d / t / d = v × t / t = d / v
3. Sur l'autoroute, une voiture roule à 130 km/h pendant 3 h. Quelle distance parcourt-elle ?
d = v × t = × = km
4. Malik roule à vélo électrique à 25 km/h. Son trajet fait 5 km. Combien de temps dure-t-il ?
t = d / v = / = h
En minutes : × 60 = min
Source : Code de la route (limitations de vitesse, cyclomoteurs, vélos à assistance électrique).
1. a) 90 ÷ 3,6 = 25 m/s (0,75 pt). b) 12,5 × 3,6 = 45 km/h (0,75 pt).
2. t = d / v (0,5 pt).
3. d = 130 × 3 = 390 km (0,5 pt pour les valeurs, 1 pt pour le résultat).
4. t = 5 / 25 = 0,2 h (1 pt). En minutes : 0,2 × 60 = 12 min (0,5 pt).
C1, C2 · Trajectoires et écarts entre les positions.
1. Écris la forme de la trajectoire : rectiligne, circulaire ou quelconque.
a) Une cabine d'ascenseur qui descend :
b) La pointe de l'aiguille d'une horloge :
c) Un ballon de foot tiré en cloche :
Sami démarre à vélo, en ligne droite. On note sa position toutes les secondes.
2. Lis les cinq positions de Sami.
3. Calcule les quatre écarts entre deux positions qui se suivent.
4. Décris complètement le mouvement de Sami (trajectoire + uniforme, accéléré ou ralenti). Justifie.
1. a) rectiligne ; b) circulaire (la pointe fait un cercle) ; c) quelconque (une arche). 0,5 pt chacun.
2. Positions : 0 m ; 1 m ; 3 m ; 6 m ; 10 m (1 pt, retirer 0,25 pt par erreur).
3. Écarts : 1 − 0 = 1 m ; 3 − 1 = 2 m ; 6 − 3 = 3 m ; 10 − 6 = 4 m (1 pt).
4. Les points sont sur une ligne droite : trajectoire rectiligne (0,5 pt). Les photos sont prises toutes les secondes et les écarts augmentent : mouvement accéléré (1 pt). Sami a un mouvement rectiligne accéléré.
C3 · Yanis est debout, immobile, dans une cabine d'ascenseur qui monte. Sa mère l'attend sur le palier du 4e étage.
1. Par rapport à la cabine, Yanis est-il en mouvement ou immobile ? Justifie.
2. Par rapport au palier, Yanis est-il en mouvement ou immobile ? Justifie.
3. Yanis dit : « Je suis immobile. » Sa mère dit : « Il bouge. » Qui a raison ? Explique.
4. Léa est debout, sans marcher, sur le tapis roulant d'un aéroport. Complète avec « en mouvement » ou « immobile ».
a) Par rapport au tapis, Léa est
b) Par rapport au sol de l'aéroport, Léa est
c) Par rapport à sa valise posée à côté d'elle sur le tapis, Léa est
1. Immobile : sa position ne change pas par rapport à la cabine, il reste au même endroit (1 pt).
2. En mouvement : il monte, il se rapproche du palier du 4e étage (1 pt).
3. Les deux ont raison (0,5 pt). Yanis prend la cabine comme objet de référence : il est immobile. Sa mère prend le palier : il est en mouvement. Le mouvement dépend de l'objet de référence (1 pt).
4. a) immobile ; b) en mouvement ; c) immobile (la valise avance avec elle). 0,5 pt chacun.
C4 · Écris la formule, remplace, calcule, puis écris l'unité.
1. Le record du monde féminin du 200 m est détenu par Florence Griffith-Joyner : 200 m en 21,34 s (Séoul, 1988). Calcule sa vitesse moyenne. Arrondis au dixième.
Source : World Athletics, records du monde du 200 m.
2. Une famille part en voiture. Elle parcourt 120 km en 1,5 h. Calcule sa vitesse moyenne.
3. Voici la vitesse d'une voiture sur une route hors ville.
Donne la direction, le sens et la valeur de cette vitesse.
4. Pour le record d'Usain Bolt (100 m en 9,58 s), Léo écrit : « v = 9,58 / 100 = 0,0958 m/s ». Quelle est son erreur ?
1. v = d / t = 200 / 21,34 ≈ 9,4 m/s (0,5 pt formule, 0,5 pt calcul, 0,5 pt unité).
2. v = d / t = 120 / 1,5 = 80 km/h (0,5 pt calcul, 0,5 pt unité).
3. Direction : la route (horizontale) ; sens : vers la gauche ; valeur : 80 km/h. 0,5 pt chacun.
4. Léo a divisé la durée par la distance. Il faut faire distance ÷ durée : v = 100 / 9,58 ≈ 10,4 m/s (1 pt).
C5 · Écris la formule utilisée à chaque calcul.
1. Convertis en m/s. Arrondis au dixième.
a) En ville, la vitesse est limitée à 50 km/h. b) Sur l'autoroute, elle est limitée à 130 km/h.
2. Sur l'autoroute, à 130 km/h, un conducteur quitte la route des yeux pendant 1 s. Quelle distance parcourt-il sans regarder ?
3. Un TGV roule à 320 km/h pendant 1,5 h. Quelle distance parcourt-il ?
4. Malik roule à vélo électrique à 25 km/h. Son trajet fait 15 km. Calcule la durée du trajet en heures, puis en minutes.
Sources : Code de la route (limitations de vitesse, vélos à assistance électrique) ; SNCF (vitesse maximale des TGV sur ligne à grande vitesse).
1. km/h → m/s : on divise par 3,6. a) 50 ÷ 3,6 ≈ 13,9 m/s ; b) 130 ÷ 3,6 ≈ 36,1 m/s (0,75 pt chacun).
2. À 36,1 m/s, en 1 s : d = v × t = 36,1 × 1 ≈ 36 m parcourus sans regarder (1 pt).
3. d = v × t = 320 × 1,5 = 480 km (1 pt).
4. t = d / v = 15 / 25 = 0,6 h (1 pt). En minutes : 0,6 × 60 = 36 min (0,5 pt). Attention : 0,6 h n'est pas 60 min.
C1, C2 · Un bus quitte un arrêt, en ligne droite. On note sa position toutes les 2 secondes.
1. Lis les positions du bus, puis calcule les cinq écarts.
2. Le mouvement du bus a deux parties. Décris chaque partie (trajectoire + uniforme, accéléré ou ralenti). Justifie avec les écarts.
3. Voici les positions d'un siège de manège, vu de dessus, notées toutes les 2 s.
Décris complètement le mouvement du siège. Justifie.
4. Pourquoi faut-il que les photos soient prises à intervalles de temps égaux pour comparer les écarts ?
1. Positions : 0 m ; 2 m ; 8 m ; 16 m ; 24 m ; 32 m (0,5 pt). Écarts : 2 m ; 6 m ; 8 m ; 8 m ; 8 m (1 pt).
2. Trajectoire rectiligne pendant tout le trajet (0,5 pt). De 0 s à 4 s, les écarts augmentent (2 m puis 6 m puis 8 m) : mouvement accéléré (0,5 pt). De 4 s à 10 s, les écarts sont égaux (8 m) : mouvement uniforme (0,5 pt).
3. Les points forment un cercle : trajectoire circulaire. Les écarts entre deux points qui se suivent sont égaux : mouvement uniforme. Le siège a un mouvement circulaire uniforme (0,5 pt + 0,5 pt).
4. Un écart est la distance parcourue pendant une même durée. Si les durées n'étaient pas égales, un grand écart pourrait venir d'une durée plus longue, et non d'une vitesse plus grande : on ne pourrait pas comparer (1 pt).
C3 · Lina fait un tour de manège. Elle est assise sur un cheval de bois qui tourne. Son père la regarde, debout à côté du manège.
1. Lina est-elle en mouvement ou immobile par rapport à son cheval ? Par rapport à son père ? Justifie chaque réponse.
2. Le père est-il en mouvement par rapport à Lina ? Explique.
3. Le petit frère dit : « Lina bouge, c'est tout. » Pourquoi sa phrase est-elle incomplète ? Réécris-la correctement.
4. Assis dans un train arrêté en gare, Hugo voit le train d'à côté avancer. Il croit que son propre train recule. Explique son erreur avec le mot « objet de référence », puis dis comment vérifier.
1. Par rapport à son cheval : immobile, elle reste assise dessus, sa position ne change pas (0,75 pt). Par rapport à son père : en mouvement, elle tourne, elle passe devant lui puis s'éloigne (0,75 pt).
2. Oui : vu de Lina, la position de son père change, il « tourne » autour d'elle. Le mouvement est relatif : il dépend de l'objet de référence (1 pt).
3. Il ne dit pas par rapport à quoi Lina bouge. Phrase correcte : « Lina bouge par rapport au sol (ou à son père). » (1 pt)
4. Hugo a pris, sans le savoir, le train d'à côté comme objet de référence : par rapport à lui, son train recule bien (0,75 pt). Pour vérifier, il regarde le quai : si le quai ne bouge pas par rapport à lui, son train est arrêté (0,75 pt).
C4 · Records du monde d'Usain Bolt (Berlin, 2009) : 100 m en 9,58 s et 200 m en 19,19 s.
Source : World Athletics, records du monde du 100 m et du 200 m.
1. Calcule la vitesse moyenne de Bolt sur 100 m, puis sur 200 m. Arrondis au dixième.
2. Compare les deux vitesses. Que remarques-tu ?
3. Pourquoi parle-t-on de vitesse moyenne ? Bolt courait-il à cette vitesse à chaque instant ?
4. Inès parcourt 4 km à vélo en 15 min. Calcule sa vitesse moyenne en km/h. Aide : 15 min = 15 ÷ 60 h.
1. 100 m : v = d / t = 100 / 9,58 ≈ 10,4 m/s (1 pt). 200 m : v = 200 / 19,19 ≈ 10,4 m/s (1 pt).
2. Les deux vitesses moyennes sont presque égales (environ 10,4 m/s) : Bolt a gardé une très grande vitesse sur une distance deux fois plus longue (1 pt).
3. C'est la vitesse calculée sur toute la course. Non : au départ, Bolt allait moins vite ; ensuite, il allait plus vite que 10,4 m/s (1 pt).
4. t = 15 ÷ 60 = 0,25 h. v = d / t = 4 / 0,25 = 16 km/h (1 pt).
C5 · Malik habite à 15 km de l'entreprise de son stage. Il hésite entre deux moyens de transport :
| Moyen de transport | Vitesse maximale |
|---|---|
| Vélo à assistance électrique (le moteur s'arrête d'aider à) | 25 km/h |
| Scooter de 50 cm3 (cyclomoteur) | 45 km/h |
Source : Code de la route, article R311-1.
Pour simplifier, on suppose qu'il roule tout le trajet à cette vitesse.
1. Calcule la durée du trajet en minutes avec chaque moyen de transport.
2. Combien de minutes Malik gagne-t-il avec le scooter ?
3. Sur l'autoroute, à 130 km/h, un conducteur lit un message pendant 2 s. Quelle distance, en mètres, parcourt-il sans regarder la route ?
4. Pour le trajet à 25 km/h sur 10 km, Lina trouve t = 0,4 h et dit : « Ça fait 40 minutes. » A-t-elle raison ? Justifie.
1. Vélo électrique : t = d / v = 15 / 25 = 0,6 h ; 0,6 × 60 = 36 min (0,75 pt). Scooter : t = 15 / 45 ≈ 0,333 h ; 0,333 × 60 ≈ 20 min (0,75 pt).
2. 36 − 20 = 16 min gagnées (1 pt).
3. 130 km/h → m/s : 130 ÷ 3,6 ≈ 36,1 m/s (0,5 pt). d = v × t = 36,1 × 2 ≈ 72 m (1 pt). Plus de 70 m parcourus sans regarder la route.
4. Non. Une heure a 60 minutes, pas 100. 0,4 h = 0,4 × 60 = 24 min (1 pt).