Exercices sur le chapitre 1 : Mouvements
Exercice 1 : qualifie les mouvements suivants en donnant deux adjectifs (1 pour la vitesse et 1 pour la trajectoire)
mt de la droite vers la
gauche mt du haut vers le bas mt de la gauche vers la droite
mt dans le sens trigonométrique
Mouvement rectiligne accéléré Mouvement rectiligne accéléré
Mouvement rectiligne uniforme
Mouvement circulaire uniforme mt dans le sens des
aiguilles d’une montre
départ
mt du bas vers le haut mt de la gauche vers la droite
mt de la gauche vers la droite
Mouvement circulaire
accéléré Mouvement rectiligne ralenti Mouvement curviligne uniforme
Mouvement curviligne d’abord ralenti puis accéléré
Exercice 2 : Donne un adjectif qualifiant la trajectoire de chaque objet.
Terre autour du soleil dans un référentiel héliocentrique Lune autour de la Terre dans un
référentiel géocentrique
Essuie-glace par rapport du conducteur
Une barrière automatique par rapport à la route
circulaire
circulaire circulare
Le slalom d’un skieur vu d’un
hélicoptère en vol stationnaire Un marteau par rapport au sol Un joueur de football filmé lors d’un match
curviligne circulaire curviligne
Exercice n°3 :
Une voiture circule à 80 km/h sur une route de campagne.
a) Dans quel référentiel se place-t-on pour l’affirmer ? Dans un référentiel terrestre (par exemple par rapport à la route)
b) Précisez dans quel(s) référentiel(s) :
➢ un siège de la voiture est immobile. Ref : voiture
➢ un siège de la voiture est en mouvement.Ref : route
➢ la valve d’un des pneus est immobile. Ref : jante de la roue
➢ la valve d’un des pneus est en mouvement. Ref : voiture
➢ un arbre sur le bord de la route est immobile. Ref : route
➢ un arbre sur le bord de la route est en mouvement. Ref : voiture
Exercice n°4 :
Si on parcourt 50 km en 1h, on parcourt 501000 m en 1h. Or 1h
= 6060 s = 3600 s.
En 1s on parcourt 3600 fois moins de distance qu’en 1h. Ainsi, on parcourt 50 1000 / 3600 m en 1s,
soit 50 3,6 m/s.
➢ 50 km/h = 13,9 m/s
➢ 90 km/h = 25 m/s
➢ 110 km/h = 30,6 m/s
➢ 130 km/h = 36,1 m/s
Convertir en km/h les vitesses suivantes : 1h = 6060 s = 3600 s.
En 1h on parcourt 3600 fois plus de distance qu’en 1s. Ainsi, si le son parcourt 330 m en 1s, il parcourt 3303600 m en 1h. Soit, 1 188 000 m en 1h.
Mais 1m est 1000 fois plus petit qu’1 km. Donc pour passer des m aux km, il faut diviser par 1000.
Ainsi, si le son parcourt 330 m en 1s, il parcourt 3303600/1000 km, soit 330 3,6 km = 1 188 km en 1 h.
➢ vitesse du son dans l’air : 330 m/s= 1 188 km/h.
➢ vitesse de la lumière dans le vide : 300 000km/s
= 300.1063,6 km/h = 1 088.106 km/h.
➢ vitesse du centre de la Terre sur son orbite autour du Soleil : 30 km/s= 30.1033,6 km/h = 1 08 800 km/h.
➢ vitesse du centre de la Lune sur son orbite autour de la Terre : 1,0 km/s= 1.1033,6 km/h = 3,6.103 km/h = 3600 km/s.
Exercice 5: Chaque photo est prise toutes les secondes. Calcule la vitesse de chaque scooter
d= 140 m en 14 s v = d/t = 140/14 = 10 m/s = 36km/h
d= 140 m en 28 s v = d/t = 140/28 = 5 m/s = 18km/h
d= 140 m en 7 s v = d/t = 140/7 = 20 m/s = 72km/h
Exercice 7 :
Calcule la vitesse du premier relayeur sur la distance d.
On mesure d = 4cm soit d = 2m en réalité Donc v = d/t = 2/(5x0,065) = 6,15 m/s
Exercice n° 6:
Dans le référentiel géocentrique, la Terre tourne autour de l’axe polaire en 24h environ. Le diamètre de la Terre est de 12 756 km.
a) Quel est le mouvement d’un
point E de l’équateur dans ce référentiel ? c’est un mouvement circulaire
b) Quelle est la vitesse du point E dans le référentiel géocentrique ? v= d/t =(π x d) / t = (π x 12756) / 24≈1670 km/h
c) Quelle est la vitesse du point E dans un référentiel terrestre ? v = 0 km/h
d) Le référentiel choisi a-t-il une influence sur la vitesse
? la preuve que oui
Document n°1 : Description de la course
Le 17 aout 2009, lors de la finale des championnats du monde d’athlétisme à Berlin, le jamaïquain Usain Bolt établit le nouveau record du monde du 100m en 9,58 s. A 30 m de l’arrivée, sa vitesse instantanée a atteint 44,72 km/h
.DM : Usain Bolt, le plus grand coureur de tous les temps.
Attention aux unités 1/ Quelle est la trajectoire d’Usain Bolt sur ce 100 m ? Elle est rectiligne
2/ Calcule la vitesse moyenne d’Usain Bolt sur la course dans le référentiel du bord de piste ? V = d/t = 100/9,58 = 10,4 m/s 3/ Compare cette vitesse moyenne à la vitesse maximale à 30 m de l’arrivée.
V = 44,72 km/h = 12,42 m/s Donc vmoyenne<v max
4/ Si Usaïn Bolt avait couru toute la course à 44,72 km/h, quel aurait été le temps du record du monde du 100 m ? t = d/v = 100/12,42 = 8,05 s
5/ Il y a trois phases de mouvement dans la course d’Usain Bolt. Une phase accélérée, une phase à peu près uniforme et une phase ralentie. Colorie en rouge la phase accélérée, en vert la phase uniforme et en bleu la phase ralentie sur le document n°3.
6/ Selon toi, pourquoi Usaïn Bolt ralentit ? Il fatigue
7/ Quelle est la vitesse moyenne d’Usaïn Bolt sur la course dans le référentiel de la caméra embarquée sur un rail, qui suit Usain Bolt à la même vitesse? V = 0 km/h
Document n°2 : Vitesse moyenne et vitesse instantanée
La vitesse moyenne
est le quotient de la distance d sur la durée totale t de la course. La vitesse instantanée
est le quotient de la distance d sur la durée t très courte, pendant la course. Elle permet de connaitre l’évolution de la vitesse d’Usain Bolt pendant son 100 m.vitesse moyenne
= vitesse instantanée SI t est petit.Document n°3 : Evolution de la vitesse d’Usain Bolt lors de son 100 m de Berlin en 2009
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
VITESSE EN KM/H
DISTANCE (M)
vitesse d'Usain bolt lors du 100 m de berlin
Exercice n°9 : Le saut de Félix Baumgartner
En 2012, Félix Baumgartner a sauté d’un très haute altitude. On dit de Félix qu’il a dépassé le mur du son.
Ci-dessous les courbes d’évolution de la vitesse et de l’altitude au cours du temps.
1/ Quelle est la vitesse maximale atteinte par Félix ? Convertis cette vitesse en km/h.
V= 380m/s = 1368 km/h (on multiplie par 3,6)
2/ Sachant que le mur du son est dépassé quand la vitesse d’un objet dépasse 340 m/s, peut-on dire que Félix l’a dépassé ?
Oui, il l’a dépassé
2/ A quelle altitude a-t-il sauté ? Il a sauté à environ 39 km d’altitude 3/ Entre 0 et 50s, le mouvement est-il uniforme, ralenti ou accéléré ? Il est accéléré (v augmente)
4/ Entre 50 et 100 s, le mouvement est-il uniforme, ralenti ou accéléré ? Il est ralenti (v diminue)
Exercice n°10 : Mouvements dans le système Solaire
Les planètes effectuent des révolutions autour du soleil. Leur vitesses moyennes de déplacement sont indiquées ci-dessous.
Planète Jupiter Mars Saturne Mercure Terre Uranus Vénus Neptune Vitesse
(km/h) 47 160 86 760 34 560 172 440 107200 24 480 126 000 19 440 1/ Les valeurs des vitesses te paraissent-elles grandes ou petites par rapport à la vitesse d’une voiture ?
Elles sont très grandes (la vitesse d’une voiture est environ de 100 km/h sur route nationale)
2/ Calcule la vitesse de révolution de la Terre sachant que la distance terre soleil est d’environ R = 149,6 millions de km.
V= 2πR/t = 2 x π x 149 600 000 / (365,25 x 24 ) ≈ 107200 km/h
3/ Classe ces planètes de la vitesse la plus grande à la plus petite.
Mercure, venus, mars terre jupiter, saturne, uranus, neptune (dans l’ordre de la distance au soleil)
