QCM la mécanique de Newton : concours orthoptie Bordeaux 2011.

. A) Dans un référentiel galiléen, le centre d'inertie G d'un système est toujours immobile. (  faux ). B) Dans un référentiel galiléen, . ( vrai ). C) Un référentiel est défini par un repère d'espace et un repère de temps. ( vrai ). D) Le référentiel héliocentrique n'est pas considéré comme galiléen. (  faux ). E) Aucune des propositions ci-dessus. ( faux). Quel(s) référentiel(s) parmi ceux mentionnés ci-dessous est (sont) galiléen(s) ? A) Le référentiel lié au sol. ( vrai ). Pour les expériences usuelles. B) Une voiture qui accélère ( faux). C) Une voiture qui roule à vitesse constante en ligne droite. ( vrai ). D) Un avion en plein vol. ( faux ). E) Aucune des propositions ci-dessus. ( faux). Une voiture ayant un mouvement rectiligne passe de 0 à 100 km/h en 31,5 s avec une accélération constante. La valeur de l'accélération est : A) 3,17 km s-1. ( faux ). Mauvaise unité. B) 3,17 m s-2. ( faux ). 100 / 3,6 = 27,78 m s-1 ; a = Dv / Dt = 27,78 / 31,5 = 0,88 m s-2. C) 0,88 km s-2. ( faux ).  D) 0,88 m s-2. ( vrai ). E) Aucune des propositions ci-dessus. ( faux). La voiture freine ensuite avec une accélération constante a' = - 6 m s-2 jusqu'à l'arrêt. La durée de cette phase du mouvement est : A) 46,3 s. ( faux ). v =0 = at +v0 ; t = -v0/a = 27,78 / 6 =4,6 s. B) 16,7 s. ( faux ).  C) 4,6 s. ( vrai ). D) 3,1 s. ( faux ). E) Aucune des propositions ci-dessus. ( faux). Un solide S de masse m = 10 kg se déplace rectilignement sous l'action d'une force constante d'intensité F = 50 N. A) L'accélération moyenne du solide est 0,2 m s-2. ( faux ) . a = F / m = 50 / 10 = 5 m s-2. B) L'accélération moyenne du solide est 5 m s-2. ( vrai ). C) Pour communiquer la même accélération à un solide de masse m' = 30 kg, la force constante exercée doit être F' = 600 N. ( faux). a = 5 = F'/m' ; F' = 5 m' = 5*30 = 150 N. D)  Pour communiquer la même accélération à un solide de masse m' = 30 kg, la force constante exercée doit être F' = 150 N. ( vrai ). E) Aucune des propositions ci-dessus. ( faux) Interaction. Lorsque deux objets sont en interaction : A) La troisième loi de Newton ne s'applique que si A et B sont en mouvement. ( faux ). B) La troisième loi de Newton ne s'applique pas si A et B sont en mouvement. ( faux ). E) Aucune des propositions ci-dessus. ( faux). Chute verticale dans un champ de pesanteur uniforme :  A) La force de pesanteur terrestre exercée sur un solide est proportuionnelle au champ de pesanteur terrestre et inversement proportionnelle à la masse du solide. ( faux ). ... et proportionnelle à la masse... B) La chute verticale libre est le mouvement d'un solide de masse m sous la seule action de la pesanteur terrestre. ( vrai ). C) La poussée d'Archimède exercée sur un solide de volume V dépend de la vitesse de ce solide. ( faux ). D) La force de frottement fluide exercée sur un solide au repos est égale à la poussée d'Archimède. ( faux ). Une force de frottement fluide s'exerce sur un solide en mouvement.  E) Aucune des propositions ci-dessus. ( faux ). On considère un parachutiste en chutedans l'air avant l'ouverture du parachute. On suppose que la force de frottement fluide agissant sur le système { parachutiste + parachute fermé } est où v est la vitesse de chute et k = 14 S.I, est une constante. A l'instant t0, le parachutiste ouvre son parachute. On considère que l'ouverture  de celui-ci est instantanée, et on considère que le parachutiste avait atteint sa vitesse limite de chute avant l'ouverture du parachute. On suppose que la force de frottement fluide agissant sur la système { parachutiste + parachute ouvert } est : où µ = 350 S.I. Masse du système : m = 70 kg ; g = 9,81 m s-2. En quelle(s) unité(s) s'exprime(nt) k et µ ? A) kg. ( faux ). k= force divisée par une vitesse ;  une force est une masse fois une accélération : [force] = M L T-2 ;  [v] = LT-1 ; [k] = M  T-1  ( kg s-1).  B) kg s. ( faux ). C) kg s-1. ( vrai ). D) kg s-2. ( faux ). E) Aucune des propositions ci-dessus. ( faux ). Quelle était la vitesse limite de chute ( en km h-1) avant ouverture du parachute ? A) 176. ( vrai ). La poussée d'Archimède due à l'air est négligeable devant le poids. A vitesse constante, le pois est opposé à la force de frottement fluide. Ces deux forces ont la même valeur : mg = kv0 ; v0 = mg / k = 70*9,81 / 14 =49 m/s ou 49 *3,6 ~176 km / h. B ) 192. C ) 203.  D ) 218. E) aucune des propositions ci-dessus. Quelle est la nouvelle vitesse limite de chute v1 ( m s-1) lorsque le parachute est ouvert ? A) 2. ( vrai ). v1 = mg / µ = 70*9,81/350 ~ 2 m/s. B) 3. ( faux ). C) 20. ( faux ). D) 32. ( faux ). E) aucune des propositions ci-dessus. Planètes du système solaire : quelles est leur position, par ordre croissant de la distance les séparant du soleil ? A) Vénus ; Mercure ; Mars ; Terre ; Jupiter ; Saturne. B ) Vénus ; mercure ; Terre ; Mars ; Saturne ; Jupiter. C ) Mercure ; Vénus ; Terre ; mars; Jupiter ; Saturne. Vrai. D ) Mercure ; vénus ; Mars ; Terre ; Saturne ; Jupiter. E) aucune des propositions ci-dessus. Le tableau suivant indique la valeur du champ de pesanteur g pour 6 planètes du système solaire : Planète mars mercure vénus saturne terre jupiter g (m s-2) 3,7 3,8 8,6 9,1 9,8 22,9 On note  la vitesse d'une bille métallique animée d'un mouvement de chute libre verticale sur une de ces planètes. La représentation graphique de v(t) est donnée ci-dessous. La bille atteint le sol sans rebondir. Sens du vecteur k : A) Le vecteur vitesse est ascendant (  faux ). La valeur du vecteur vitesse est croissante, la chute est verticale vers le bas. A) Le vecteur directeur k est ascendant (  faux ). La norme v(t) est positive, le vecteur vitesse et le vecteur directeur k ont le même sens, vers le bas. C) Le vecteur vitesse et le vecteur directeur k sont de sens contraire. ( faux ). D) Le vecteur directeur k est descendant. ( vrai ). E) aucune des propositions ci-dessus. Après avoir calculé l'accéllération de la bille, dire sur quelle planète elle se trouve : ( Terre, Saturne, Jupiter, Mars, autre ). La pente de la droite est égale à la valeur de l'accélération : a ~3,4 / 0,4 ~ 8,5 m s-2 ; donc Vénus. Les lois de kepler dans le référentiel héliocentrique : A ) les orbites des planètes sont des ellipses dont le centre S du soleil est l'un des foyers.  Vrai. B ) Pendant une durée Dt, l'aire balayée DA par le rayon joignant le centre du soleil au centre de la planète dépend de la position de la planète sur son éllipse. Deuxième loi ou loi des aires : le mouvement de chaque planète est tel que le segment de droite reliant le soleil et la planète balaie des aires égales pendant des durées égales. C) Lorsque la planète est au périhélie, sa vitesse orbitale est maximale. Vrai. D ) Le carré de la période de révolution d'une planète est inversement proportionnel au carré de la demi-longueur du grand axe de l'éllipse décrite par cette planète. Troisième loi de Kepler : pour toute les planètes, le rapport entre le cube du demi grand axe de la trajectoire et le carré de la période est le même. E) Aucune des propositions ci-dessus. A ) La période de révolution de la terre est d'environ 24 h. B) Dans le référentiel géocentrique, un satellite géostationnaire est en orbite dans le plan équatorial.  Vrai. C ) Dans le référentiel géocentrique, le centre de la terre est immobile.  Vrai. ( C'est l'origine du repère ). D ) le rayon de la trajectoire d'un satellite géostationnaire est environ 12 103 km. ( ~ 42 000 km ). E) Aucune des propositions ci-dessus. Mouvement circulaire uniforme. On considère un satellite terrestre en mouvement circulaire uniforme dans le référentiel géocentrique. On note r le rayon de la trajectoire, v sa vitesse, w sa vitesse angulaire et T sa période orbitale. A ) T = 2 p w. ( w = 2 p f = 2p / T ). B ) T = 2 p r / v. Vrai. ( La circonférence  2 p r est parcourue à la vitesse v en une période T : 2 p r = v T ). C ) v = w / r. ( v = w r ) D ) v = r w2. E) Aucune des propositions ci-dessus. Le 8 février 1985, le lanceur Ariane III a mis en orbite géostationnaire, supposée circulaire dans le référentiel géocentrique, le satellite Arabsat F1. Masse de la terre M = 6 1024 kg ; G = 6,67 10-11 m3 kg-1 s-2 ; rayon de la terre R =6400 km. A ) La vitesse angulaire de ce satellite est w = 7,27 10-5 rad/s.  Vrai. Le satellite a la même vitesse angulaire que la terre w = 2 p / T = 2*3,14 / (24*3600) = 7,27 10-5 rad/s. B ) La vitesse angulaire de ce satellite est w = 0,26 rad/s. C ) L'altitude de ce satellite est h = 12 800 km. D ) L'altitude de ce satellite est h ~ 35 900 km.  Vrai. (h+R)3 = GMT2 / (4p2) =6,67 10-11*6 1024 *(24*3600)2 / (4*3,142) =7,56 1022 ; R+ h = 4,23 107 m = 4,23 104 km ; h ~3,6 104 km. E) Aucune des propositions ci-dessus.

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