Cours en ligne physique chimie en Première

Chapitres physique-chimie en Première

Exercices corrigés sur les mouvements et forces en 1ère

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Résumé de cours Exercices et corrigés

Cours en ligne de physique chimie en Première

Ces exercices corrigés pour les 1ère en mécanique sur les mouvements et forces pourront vous aider à mieux comprendre les notions le vecteur vitesse, le vecteur force et la deuxième loi de Newton. Vous pourrez mieux appréhender les exercices sur les mouvements rectilignes et l’étude d’un rebond. Si vous avez des difficultés ou souhaitez exceller, nous proposons des professeurs particuliers de physique chimie sur notre plateforme.

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QCM sur les mouvements et forces en 1ere

Question 1 :

Sur le chronogramme suivant, le vecteur vitesse

a. est constant

b. a une norme constante mais une direction variable

c. a une norme variable mais une direction constante.

Question 2 :

Lorsqu’une voiture freine sur une route droite, la somme des forces qu’elle subit est

a. dans la direction de la route, dirigée vers l’arrière

b. dans la direction de la route, dirigée vers l’avant

c. soit vers l’avant, soit vers l’arrière, ça dépend de la vitesse de la voiture.

Corrigé du QCM de 1ère sur les mouvements et forces

Question 1 :

La distance entre deux positions successives est toujours la même donc $\|\vec{v}\|$ est constante.

En revanche, la direction de $\vec{v}$ change à chaque point.

Question 2 :

Comme le vecteur vitesse a une direction constante et une norme qui diminue, la différence

$\Delta\vec{v}=\vec{v}(t+\Delta t)-\vec{v}(t)$

est donc un vecteur dont le sens est vers l’arrière, $\vec {F}$ est donc lui-aussi vers l’arrière d’après la deuxième loi de Newton.

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Exercices sur les mouvements et forces en 1ère

Exercice sur les mouvements rectilignes

Un mouvement est rectiligne si sa trajectoire est un segment de droite.

a. Un mouvement rectiligne est uniforme si son vecteur vitesse est constant. A quoi reconnaît-on un tel mouvement à partir de son chronogramme ?

b. Voici le chronogramme d’un mouvement vertical de chute libre sans frottement.

Le pas de temps vaut $\Delta t=0,1~\mathrm{s}$

Pour faciliter le calcul, on donne les altitudes des points

b. 1. Calculer les normes des vitesses $v_1$ , $v_2$ , $v_3$ , $v_4$ , $v_5$

b.2. Calculer les différences $v_2-v_1$ , $v_3-v_2$ , $v_4-v_3$ , $v_5-v_4$

b.3 Calculer enfin les rapports $\displaystyle{\frac{\Delta v}{\Delta t}}$

b.4. Que remarque-t-on ?

Un tel mouvement est appelé « mouvement rectiligne uniformément accéléré ».

c. Dans le cas d’un mouvement rectiligne, le sens du vecteur vitesse peut-il changer au cours du temps ? Si oui, donner un exemple, si non, dire pourquoi.

Exercice sur l’étude d’un rebond

Une balle de masse $m=10~\mathrm{g}$ rebondit sur le sol.

Voici un film découpé image par image à raison de 16 images par seconde.

Donner une estimation de la force exercée par le sol sur la balle.

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Corrigé des exercices sur les mouvements et forces en 1ere

Corrigé de l’exercice sur les mouvements rectilignes en première

a. La vitesse étant constante, les vecteurs parcourus pendant le pas de temps égal $\Delta t$ sont égaux. Les points sont donc régulièrement espacés.

b.1. Les distances parcourues valent

$M_0M_2=z_0-z_2=0,2~\mathrm{m}$

$M_1M_3=z_1-z_3=0,4~\mathrm{m}$

$M_2M_4=z_2-z_4=0,6~\mathrm{m}$

$M_3M_5=z_3-z_5=0,8~\mathrm{m}$

$M_4M_6=z_4-z_6=1,0~\mathrm{m}$

On en déduit

$v_1=\displaystyle{\frac{M_0M_2}{2\Delta t}}=1,0~\mathrm{m\cdot s^{-1}}$

$v_2=\displaystyle{\frac{M_1M_3}{2\Delta t}}=2,0~\mathrm{m\cdot s^{-1}}$

$v_3=\displaystyle{\frac{M_2M_4}{2\Delta t}}=3,0~\mathrm{m\cdot s^{-1}}$

$v_4=\displaystyle{\frac{M_3M_5}{2\Delta t}}=4,0~\mathrm{m\cdot s^{-1}}$

$v_5=\displaystyle{\frac{M_4M_6}{2\Delta t}}=5,0~\mathrm{m\cdot s^{-1}}$

b.2. Toutes les différences sont égales

$\Delta v=1,0~\mathrm{m\cdot s^{-1}}$

b.3. Tous les rapports sont égaux

$\displaystyle{\frac{\Delta v}{\Delta t}}=10~\mathrm{m\cdot s^{-2}}$

b.4. Cette grandeur constante est égale, d’après la deuxième loi de Newton (voir paragraphe C), au rapport entre le poids et la masse de l’objet, donc à l’intensité de la pesanteur, qu’on appellera en Terminale l’accélération de la pesanteur.

c. Oui, le sens peut changer, c’est le cas lorsqu’une balle rebondit sur le sol.

Corrigé sur l’étude d’un rebond

Le pas de temps vaut

$\Delta t=1/16=62,5~\mathrm{ms}$

Le contact entre la balle et le sol s’étend entre la vue 2 et la vue 4 donc dure $2\Delta t$ .

La vitesse au point 2 est verticale, dirigée vers le bas

$\vec{v}_2=-v\vec{k}$

où $\vec{k}$ est le vecteur unitaire vertical dirigé vers le haut.

Sa norme est estimée en mesurant entre la vue 1 et la vue 2

$v\simeq \dfrac{M_1M_2}{\Delta t}=0,8~\mathrm{m\cdot s^{-1}}$

De même, la vitesse au point 4 vaut

$\vec{v}_4=+v\vec{k}$

avec la même norme car la balle parcourt la même distance en montant entre 4 et 5 qu’en descendant entre 1 et 2.

Par application de la deuxième loi de Newton

$\vec{F}=m\dfrac{\vec{v}_4-\vec{v}_2}{2\Delta t}=F\vec{k}$

avec $F=0,13~\mathrm{N}$

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