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 · Aide : les objets se touchent → action de contact. Ils ne se touchent pas → action à distance.
1. Pour chaque action, coche la bonne case.
| Action | De contact | À distance |
|---|---|---|
| Une main pousse un chariot | ☐ | ☐ |
| Un aimant attire un trombone sans le toucher | ☐ | ☐ |
| La Terre attire une pomme qui tombe de l'arbre | ☐ | ☐ |
| Un pied frappe un ballon | ☐ | ☐ |
Sur un chantier, un sac de ciment est posé sur le sol. Il ne bouge pas. On étudie le sac de ciment.
2. Quel objet touche le sac ?
3. Quel objet agit à distance sur le sac ?
4. Complète le diagramme sur le dessin :
1. 0,5 pt par ligne. Main → chariot : contact. Aimant → trombone : à distance. Terre → pomme : à distance. Pied → ballon : contact.
2. Le sol (0,5 pt).
3. La Terre (0,5 pt).
4. Sol et Terre dans les cases : 1 pt. Trait plein vers le sol, pointillés vers la Terre : 1 pt.
C2 · Yanis pousse une caisse sur le sol. Sa main pousse le côté de la caisse vers la droite.
1. Complète : la valeur d'une force s'exprime en ; son symbole est .
2. Entoure la bonne réponse pour décrire la force F.
| Caractéristique | Entoure la bonne réponse |
|---|---|
| Point d'application | le point où la main touche la caisse / le sol |
| Direction | verticale / horizontale |
| Sens | vers la gauche / vers la droite |
| Valeur | 300 kg / 300 N |
3. Entoure l'appareil qui mesure la valeur d'une force : la balance / le dynamomètre / la règle
4. Un sachet de clous est accroché à un dynamomètre. Lis la valeur en face du trait rouge (l'index).
Le dynamomètre indique : N
1. En newtons ; symbole N (0,5 pt chacun).
2. 0,5 pt par ligne. Point d'application : le point où la main touche la caisse. Direction : horizontale. Sens : vers la droite. Valeur : 300 N (le kg est l'unité de la masse, pas d'une force).
3. Le dynamomètre (1 pt).
4. L'index est en face de la graduation 2 : le dynamomètre indique 2 N (1 pt).
C3 · Aide : valeur = longueur × échelle ; longueur = valeur ÷ échelle.
Lina pousse un chariot de supermarché. La force de sa main sur la poignée est dessinée ci-dessous.
1. La flèche mesure carreaux, donc cm.
2. Valeur de F = × 10 = N
Le poids d'un seau de peinture vaut 150 N. On veut le dessiner avec l'échelle 1 cm ↔ 50 N.
3. Longueur de la flèche = 150 ÷ 50 = cm
4. Dessine le poids du seau sur le quadrillage. La flèche part du point G, elle est verticale et va vers le bas. Écris « P = 150 N » à côté.
1. La flèche mesure 4 carreaux, donc 4 cm (1 pt).
2. Valeur = 4 × 10 = 40 N (1 pt).
3. Longueur = 150 ÷ 50 = 3 cm (1 pt).
4. Flèche qui part de G : 0,5 pt ; verticale vers le bas : 0,5 pt ; 3 carreaux : 0,5 pt ; nom « P = 150 N » : 0,5 pt.
C4, C5 · Aide : P = m × g. La masse m est en kg, le poids P est en N.
1. Complète le tableau avec : kg, N, balance, dynamomètre.
| Symbole | Unité | Appareil de mesure | |
|---|---|---|---|
| Masse | m | ||
| Poids | P |
2. Vrai ou faux ? Entoure la bonne réponse.
« Sur la Lune, la masse d'un astronaute est plus petite que sur la Terre. » VRAI / FAUX
3. Karim porte un sac de ciment de 25 kg. Calcule son poids sur la Terre.
m = kg ; g = 9,8 N/kg
P = m × g = × = N
4. Calcule le poids du même sac sur la Lune (g = 1,6 N/kg).
P = m × g = × = N
1. 0,5 pt par case. Masse : unité kg, appareil balance. Poids : unité N, appareil dynamomètre.
2. FAUX : la masse est la même partout. Seul le poids change (0,5 pt).
3. m = 25 kg ; P = 25 × 9,8 = 245 N (0,5 pt pour les valeurs, 1 pt pour le résultat avec l'unité).
4. P = 25 × 1,6 = 40 N (1 pt). Le sac est environ 6 fois moins lourd à porter sur la Lune.
C1 · Actions et diagramme objet-interaction.
1. Écris « contact » ou « à distance ».
a) Un joueur frappe le ballon avec le pied :
b) La Terre attire un parachutiste :
c) Un aimant attire une bille d'acier qui roule vers lui :
Un trombone en acier pend au bout d'un fil. Juste en dessous, on pose un aimant. Le trombone ne touche pas l'aimant. On étudie le trombone.
2. Écris la liste des objets qui agissent sur le trombone.
3. Construis le diagramme objet-interaction du trombone dans le cadre.
4. Combien y a-t-il d'actions à distance sur le trombone ?
1. a) contact ; b) à distance ; c) à distance. 0,5 pt chacun.
2. Le fil, la Terre et l'aimant (1 pt ; 0,5 pt si un objet manque). La table ne touche pas le trombone : elle n'agit pas sur lui.
3. Trombone au centre : 0,5 pt. Fil relié par un trait plein : 0,5 pt. Terre et aimant reliés par des pointillés : 1 pt.
4. 2 actions à distance : la Terre et l'aimant (0,5 pt).
C2 · Sofia pousse une caisse posée sur le sol. Deux forces exercées sur la caisse sont dessinées (sans échelle).
1. Donne les quatre caractéristiques de la force F₁.
2. La force P est le poids de la caisse. Donne ses quatre caractéristiques.
3. Laquelle de ces deux forces est une action à distance ? Quel objet l'exerce ?
1. 0,5 pt par caractéristique. Point d'application : le point où la main touche la caisse. Direction : horizontale. Sens : vers la droite. Valeur : 200 N.
2. 0,5 pt par caractéristique. Point d'application : G, le centre de la caisse. Direction : verticale. Sens : vers le bas. Valeur : 300 N.
3. Le poids P (0,5 pt). Il est exercé par la Terre, qui attire la caisse sans la toucher (0,5 pt).
C3 · Écris le calcul à chaque fois.
Un tracteur tire une remorque. La force du tracteur sur la remorque est dessinée ci-dessous.
1. Calcule la valeur de la force F.
Le poids d'un carton de carrelage vaut 250 N. Échelle : 1 cm ↔ 100 N.
2. Calcule la longueur de la flèche.
3. Dessine le poids du carton sur le quadrillage, à partir de son centre G. Écris son nom.
4. Léo doit dessiner une force de 8 N avec l'échelle 1 cm ↔ 2 N. Il trace une flèche de 8 cm. Quelle est son erreur ? Quelle longueur fallait-il ?
1. La flèche mesure 5 carreaux, soit 5 cm (0,5 pt). Valeur = 5 × 400 = 2 000 N (1 pt).
2. Longueur = 250 ÷ 100 = 2,5 cm (1 pt).
3. Part de G : 0,5 pt ; verticale vers le bas : 0,5 pt ; 2,5 carreaux et nom P : 0,5 pt.
4. Léo a oublié l'échelle : il a pris 1 cm pour 1 N (0,5 pt). Longueur = 8 ÷ 2 = 4 cm (0,5 pt).
C4, C5 · Écris la formule, remplace, calcule, puis écris l'unité.
1. Classe ces valeurs en deux groupes : les masses et les poids.
12 kg ; 120 N ; 0,5 kg ; 49 N
Les astronautes des missions Apollo 15, 16 et 17 ont utilisé une voiture électrique sur la Lune : le rover lunaire. Sa masse était d'environ 210 kg.
Source : NASA, fiche « Lunar Roving Vehicle » (NSSDCA).
2. Quelle était la masse du rover sur la Lune ?
3. Calcule le poids du rover sur la Terre.
4. Calcule le poids du rover sur la Lune.
5. Sur la Terre, un dynamomètre indique que le poids d'une valise est 147 N. Calcule la masse de la valise.
1. Masses (en kg) : 12 kg ; 0,5 kg. Poids (en N) : 120 N ; 49 N (1 pt ; 0,5 pt si une erreur).
2. 210 kg : la masse ne change pas sur la Lune (0,5 pt).
3. P = m × g = 210 × 9,8 = 2 058 N (1 pt).
4. P = m × g = 210 × 1,6 = 336 N (1 pt).
5. m = P / g = 147 / 9,8 = 15 kg (0,5 pt formule, 0,5 pt calcul, 0,5 pt unité).
C1 · Une lampe pend au bout d'un fil accroché au plafond. Malik a dessiné le diagramme objet-interaction de la lampe.
1. Le diagramme de Malik contient deux erreurs. Trouve-les et explique-les.
Une bille d'acier est posée sur une table. On pose un aimant sur la table, près de la bille, sans la toucher. La bille ne bouge pas encore. On étudie la bille.
2. Construis le diagramme objet-interaction de la bille dans le cadre.
3. Inès dit : « L'aimant ne touche pas la bille, donc il n'agit pas sur elle. » A-t-elle raison ? Justifie.
1. Erreur 1 : le plafond ne touche pas la lampe ; c'est le fil qui la touche. Il faut écrire « fil » à la place de « plafond » (0,75 pt). Erreur 2 : la Terre agit à distance ; il faut des pointillés, pas un trait plein (0,75 pt).
2. Bille au centre : 0,5 pt. Table en trait plein : 0,5 pt. Terre en pointillés : 0,75 pt. Aimant en pointillés : 0,75 pt.
3. Non (0,5 pt). Un aimant agit à distance : il n'a pas besoin de toucher la bille pour l'attirer (0,5 pt).
C2 · Sur la Terre, Inès accroche son sac de sport à un dynamomètre. Le crochet tire la poignée du sac vers le haut. Le sac ne bouge pas.
1. Lis la valeur indiquée par le dynamomètre.
2. Donne les quatre caractéristiques de la force exercée par le crochet du dynamomètre sur le sac.
3. Le dynamomètre mesure le poids du sac. Donne le point d'application, la direction et le sens du poids. En quoi ces caractéristiques sont-elles différentes de celles de la question 2 ?
4. Calcule la masse du sac. Arrondis au dixième.
1. Chaque petite graduation vaut 10 N. L'index est en face de 50 N (1 pt).
2. 0,5 pt par caractéristique. Point d'application : la poignée du sac (là où le crochet la touche). Direction : verticale. Sens : vers le haut. Valeur : 50 N.
3. Poids : point d'application au centre du sac, direction verticale, sens vers le bas, valeur 50 N (0,5 pt). Même direction et même valeur, mais sens contraire et point d'application différent (0,5 pt).
4. m = P / g = 50 / 9,8 ≈ 5,1 kg (1 pt).
C3 · Adam et Rayan poussent une voiture en panne pour la garer. Leurs forces sont dessinées ci-dessous.
1. Calcule la valeur de F₁ et celle de F₂.
2. Combien de fois la force d'Adam est-elle plus grande que celle de Rayan ?
Une grue soulève une palette. Le câble tire le crochet A de la palette verticalement vers le haut avec une force de 4 000 N.
3. Choisis une échelle pour que la flèche mesure entre 3 cm et 5 cm. Écris ton échelle, puis dessine la force à partir du point A.
4. Hugo dessine une force de 7 N avec l'échelle 1 cm ↔ 2 N. Il trace 14 cm. Léa trace 3,5 cm. Qui a raison ? Justifie par un calcul.
1. F₁ : 4 carreaux → 4 × 150 = 600 N (0,75 pt). F₂ : 2 carreaux → 2 × 150 = 300 N (0,75 pt).
2. 600 ÷ 300 = 2 : la force d'Adam est 2 fois plus grande. Sa flèche est aussi 2 fois plus longue (0,5 pt).
3. Exemple : 1 cm ↔ 1 000 N, longueur = 4 000 ÷ 1 000 = 4 cm. On accepte aussi 1 cm ↔ 800 N (5 cm). Barème : échelle et longueur justes 1 pt ; flèche partant de A, verticale vers le haut, nommée : 1 pt.
4. Longueur = 7 ÷ 2 = 3,5 cm : Léa a raison (0,5 pt). Hugo a multiplié au lieu de diviser (0,5 pt).
C4, C5 · Le robot Perseverance explore la planète Mars depuis 2021. Sa masse est de 1 025 kg. Sur Mars, l'intensité de la pesanteur vaut g = 3,7 N/kg.
Source : NASA, fiches « Mars 2020 Perseverance Rover » et « Mars Fact Sheet ».
1. Karim dit : « Sur Mars, Perseverance pèse moins de 1 025 kg. » Corrige sa phrase.
2. Calcule le poids de Perseverance sur la Terre, puis sur Mars.
3. Sur la Lune, un astronaute accroche une caisse de matériel à un dynamomètre. Il lit 48 N. Calcule la masse de la caisse, puis son poids sur la Terre.
1. La masse de Perseverance reste 1 025 kg sur Mars. C'est son poids, en newtons, qui est plus petit que sur la Terre (1 pt).
2. Terre : P = m × g = 1 025 × 9,8 = 10 045 N (1 pt). Mars : P = 1 025 × 3,7 = 3 792,5 N (1 pt).
3. Masse : m = P / g = 48 / 1,6 = 30 kg (1 pt). Poids sur la Terre : P = 30 × 9,8 = 294 N (1 pt).