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Mouvement et vitesse : aller plus loin

QCM · 17 questions Difficile · Physique-chimie · Publié le

Chapitre : Description du mouvement (5e) ›

Programme de référence : Programme d'enseignement de physique-chimie du cycle 4 (BO n° 31 du 30 juillet 2020)

Dans ce chapitre de 5e, tu apprends à décrire le mouvement d'un objet : sa trajectoire et sa vitesse. Ici, pas de questions de cours à réciter : chaque question te demande de raisonner. Tu devras analyser des situations concrètes — un TGV, une grande roue, un cycliste, la Station spatiale internationale —, repérer l'erreur d'un raisonnement, comparer des vitesses exprimées dans des unités différentes et enchaîner plusieurs calculs avec la relation entre vitesse, distance et durée. Quatre réponses par question, une seule est juste : à toi de justifier chaque choix avant de valider.

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Mouvement et vitesse : aller plus loin

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17 questions

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  1. Question 1 / 17

    Dans un TGV roulant à 300 km/h, deux passagers restent assis à leur place. Pourquoi peut-on les considérer immobiles dans le référentiel du train ?

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Mouvement et vitesse : aller plus loin

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Réponses et explications

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  1. Dans un TGV roulant à 300 km/h, deux passagers restent assis à leur place. Pourquoi peut-on les considérer immobiles dans le référentiel du train ?

    Réponse C : Parce qu'ils ne changent pas de position par rapport au train

    Dans le référentiel du train, les passagers ne changent pas de position par rapport au train. Par rapport au quai, ils se déplacent à 300 km/h.

  2. Un passager assis dans un train en marche est immobile par rapport au train, mais en mouvement par rapport au quai. Comment expliquer ces deux descriptions ?

    Réponse B : Le mouvement se décrit par rapport à un observateur choisi

    Le mouvement dépend du référentiel choisi : le passager est immobile dans celui du train, mais se déplace par rapport au quai.

  3. Un ascenseur démarre, monte en ligne droite à vitesse constante, puis freine avant de s'arrêter. Comment qualifier son mouvement pendant la partie centrale du trajet ?

    Réponse A : Rectiligne uniforme

    Trajectoire droite et vitesse constante pendant cette phase : c'est un mouvement rectiligne uniforme. Au démarrage il est accéléré, à l'arrivée ralenti.

  4. Théo affirme : « La bille que je lâche a un mouvement uniforme, car elle tombe tout droit. » Quelle est l'erreur dans son raisonnement ?

    Réponse D : La trajectoire est bien droite, mais la vitesse augmente : le mouvement est accéléré

    Théo confond trajectoire et vitesse : la ligne est droite (mouvement rectiligne), mais la bille va de plus en plus vite en tombant : son mouvement est accéléré.

  5. Sur une chronophotographie prise à intervalles de temps réguliers, les positions d'un objet sont de plus en plus écartées. Que peut-on en déduire ?

    Réponse C : La valeur de la vitesse augmente

    Les intervalles de temps entre deux photos sont égaux. Si les positions s'écartent de plus en plus, la distance parcourue entre deux photos augmente : la valeur de la vitesse augmente.

  6. Un marcheur avance à vitesse constante de 2 m/s sur un chemin rectiligne. Quelle distance, en kilomètres, parcourt-il en une heure ?

    Réponse B : 7,2 km

    En 1 h, soit 3 600 s, il parcourt 2 × 3 600 = 7 200 m, c'est-à-dire 7,2 km. Autre méthode : 2 m/s × 3,6 = 7,2 km/h, donc 7,2 km en une heure.

  7. Un TGV qui roule à vitesse constante de 300 km/h arrive en gare après avoir parcouru 150 km en ligne droite. Combien de temps a duré le trajet ?

    Réponse D : 30 minutes

    t = d/v = 150 ÷ 300 = 0,5 h, soit 30 minutes. À 300 km/h, le train parcourt 300 km en une heure : 150 km demandent moitié moins de temps.

  8. Un automobiliste effectue un aller de 60 km en 1 h, puis un retour de 60 km en 2 h. Quelle est sa vitesse moyenne sur l'ensemble du trajet ?

    Réponse C : 40 km/h

    La vitesse moyenne se calcule avec la distance totale divisée par la durée totale : 120 km ÷ 3 h = 40 km/h. Ce n'est pas la moyenne des deux vitesses (45 km/h), qui serait fausse.

  9. La Station spatiale internationale boucle un tour complet autour de la Terre en environ 90 minutes. Combien de tours environ effectue-t-elle en 6 heures ?

    Réponse A : Environ 4 tours

    6 h = 360 min ; 360 ÷ 90 = 4. Comme la durée d'un tour est approximative, l'ISS effectue environ 4 tours.

  10. Un automobiliste parcourt 120 km d'autoroute en 1 h 30, et son compteur a affiché des valeurs différentes tout au long du trajet. Que peut-on affirmer ?

    Réponse B : Sa vitesse moyenne est de 80 km/h, mais sa vitesse instantanée a varié

    La vitesse moyenne est 120 km ÷ 1,5 h = 80 km/h. Mais le compteur indique la vitesse instantanée, qui a varié pendant le trajet.

  11. Une cycliste roule à vitesse constante de 18 km/h pendant 20 minutes. Quelle distance parcourt-elle, en mètres ?

    Réponse C : 6 000 m

    20 min = 1/3 h ; d = v × t = 18 × 1/3 = 6 km, soit 6 000 m.

  12. Un sprinter parcourt le 100 m en 10 s : sa vitesse moyenne est de 10 m/s. Usain Bolt a couru le 100 m en 9,58 s. Que peut-on dire de sa vitesse moyenne ?

    Réponse D : Elle est légèrement supérieure à 10 m/s

    Sur la même distance, une durée plus courte donne une vitesse plus grande : Bolt parcourt 100 m en moins de 10 s, sa vitesse moyenne dépasse donc légèrement 10 m/s.

  13. Sur une même route, un piéton marche à 5 km/h et un cycliste roule à 8 m/s. Lequel va le plus vite ?

    Réponse A : Le cycliste, car 8 m/s ≈ 28,8 km/h

    8 m/s × 3,6 = 28,8 km/h, bien plus que 5 km/h : le cycliste va nettement plus vite. On compare deux vitesses en les convertissant dans la même unité.

  14. Pour calculer la vitesse d'un trajet, Léo divise une distance exprimée en kilomètres par une durée exprimée en heures. Dans quelle unité trouve-t-il son résultat ?

    Réponse B : En kilomètres par heure

    En divisant des kilomètres par des heures, on obtient des kilomètres par heure. Pour un résultat en m/s, l'unité du Système international, il faut convertir la distance et la durée.

  15. Les nacelles d'une grande roue tournent à vitesse constante. Pourquoi peut-on affirmer que leur vitesse n'est pourtant pas toujours la même ?

    Réponse C : Parce que leur direction change au fil de la rotation

    Une vitesse se caractérise par une direction, un sens et une valeur. Sur un trajet circulaire, la direction change sans arrêt, même quand la valeur reste constante.

  16. Pour calculer la vitesse moyenne d'un coureur sur une piste de 100 m déjà graduée, que doit encore mesurer l'élève, et avec quel instrument ?

    Réponse A : La durée du parcours, avec un chronomètre

    Avec v = d/t, la distance est déjà connue (100 m). Il reste à mesurer la durée du parcours avec un chronomètre, puis à diviser.

  17. Sur l'autoroute, où la vitesse est limitée à 130 km/h, une voiture est contrôlée à 36 m/s. Que peut-on conclure ?

    Réponse A : Elle respecte la limite, car 36 m/s ≈ 129,6 km/h

    36 m/s × 3,6 = 129,6 km/h : la voiture reste juste sous la limite de 130 km/h. Comparer deux vitesses exige de les exprimer dans la même unité.

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Mouvement et vitesse : aller plus loin

QCM · 17 questions · niveau difficile

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Une seule bonne réponse par question. Entourez la lettre de votre choix.

Questions

  1. 1

    Dans un TGV roulant à 300 km/h, deux passagers restent assis à leur place. Pourquoi peut-on les considérer immobiles dans le référentiel du train ?

    • AParce que le train roule trop vite pour que leur mouvement soit visible
    • BParce que le mouvement est le même pour tous les observateurs
    • CParce qu'ils ne changent pas de position par rapport au train
    • DParce que les passagers sont trop légers pour bouger
  2. 2

    Un passager assis dans un train en marche est immobile par rapport au train, mais en mouvement par rapport au quai. Comment expliquer ces deux descriptions ?

    • ALa vitesse d'un même objet change selon sa masse
    • BLe mouvement se décrit par rapport à un observateur choisi
    • CLe train et le quai ont nécessairement la même vitesse
    • DLe passager est immobile pour tous les observateurs
  3. 3

    Un ascenseur démarre, monte en ligne droite à vitesse constante, puis freine avant de s'arrêter. Comment qualifier son mouvement pendant la partie centrale du trajet ?

    • ARectiligne uniforme
    • BRectiligne accéléré
    • CRectiligne ralenti
    • DCirculaire uniforme
  4. 4

    Théo affirme : « La bille que je lâche a un mouvement uniforme, car elle tombe tout droit. » Quelle est l'erreur dans son raisonnement ?

    • AIl confond vitesse instantanée et vitesse moyenne
    • BUne bille qui tombe a en réalité une trajectoire circulaire
    • CUn mouvement ne peut jamais être décrit par sa trajectoire
    • DLa trajectoire est bien droite, mais la vitesse augmente : le mouvement est accéléré
  5. 5

    Sur une chronophotographie prise à intervalles de temps réguliers, les positions d'un objet sont de plus en plus écartées. Que peut-on en déduire ?

    • ALa valeur de la vitesse diminue
    • BLa valeur de la vitesse reste constante
    • CLa valeur de la vitesse augmente
    • DLa trajectoire de l'objet est un cercle
  6. 6

    Un marcheur avance à vitesse constante de 2 m/s sur un chemin rectiligne. Quelle distance, en kilomètres, parcourt-il en une heure ?

    • A1,2 km
    • B7,2 km
    • C12 km
    • D72 km
  7. 7

    Un TGV qui roule à vitesse constante de 300 km/h arrive en gare après avoir parcouru 150 km en ligne droite. Combien de temps a duré le trajet ?

    • A1 heure
    • B2 heures
    • C15 minutes
    • D30 minutes
  8. 8

    Un automobiliste effectue un aller de 60 km en 1 h, puis un retour de 60 km en 2 h. Quelle est sa vitesse moyenne sur l'ensemble du trajet ?

    • A60 km/h
    • B45 km/h
    • C40 km/h
    • D30 km/h
  9. 9

    La Station spatiale internationale boucle un tour complet autour de la Terre en environ 90 minutes. Combien de tours environ effectue-t-elle en 6 heures ?

    • AEnviron 4 tours
    • BEnviron 3 tours
    • CEnviron 6 tours
    • DEnviron 9 tours
  10. 10

    Un automobiliste parcourt 120 km d'autoroute en 1 h 30, et son compteur a affiché des valeurs différentes tout au long du trajet. Que peut-on affirmer ?

    • ASa vitesse moyenne est de 120 km/h
    • BSa vitesse moyenne est de 80 km/h, mais sa vitesse instantanée a varié
    • CSon compteur a affiché 80 km/h pendant tout le trajet
    • DSa vitesse instantanée est restée constante, car il roulait sur autoroute
  11. 11

    Une cycliste roule à vitesse constante de 18 km/h pendant 20 minutes. Quelle distance parcourt-elle, en mètres ?

    • A3 000 m
    • B4 000 m
    • C6 000 m
    • D9 000 m
  12. 12

    Un sprinter parcourt le 100 m en 10 s : sa vitesse moyenne est de 10 m/s. Usain Bolt a couru le 100 m en 9,58 s. Que peut-on dire de sa vitesse moyenne ?

    • AElle est exactement de 10 m/s
    • BElle est légèrement inférieure à 10 m/s
    • CElle est deux fois plus grande que 10 m/s
    • DElle est légèrement supérieure à 10 m/s
  13. 13

    Sur une même route, un piéton marche à 5 km/h et un cycliste roule à 8 m/s. Lequel va le plus vite ?

    • ALe cycliste, car 8 m/s ≈ 28,8 km/h
    • BLe piéton, car les km/h sont plus grands que les m/s
    • CAucun des deux : ils vont à la même vitesse
    • DOn ne peut pas comparer sans les faire rouler côte à côte
  14. 14

    Pour calculer la vitesse d'un trajet, Léo divise une distance exprimée en kilomètres par une durée exprimée en heures. Dans quelle unité trouve-t-il son résultat ?

    • AEn mètres par seconde
    • BEn kilomètres par heure
    • CEn kilomètres par seconde
    • DEn heures par kilomètre
  15. 15

    Les nacelles d'une grande roue tournent à vitesse constante. Pourquoi peut-on affirmer que leur vitesse n'est pourtant pas toujours la même ?

    • AParce que leur valeur augmente dans les descentes
    • BParce qu'elles ralentissent dans les montées
    • CParce que leur direction change au fil de la rotation
    • DParce que la direction ne fait pas partie de la vitesse
  16. 16

    Pour calculer la vitesse moyenne d'un coureur sur une piste de 100 m déjà graduée, que doit encore mesurer l'élève, et avec quel instrument ?

    • ALa durée du parcours, avec un chronomètre
    • BLa distance, avec une règle graduée
    • CLa vitesse, avec un compteur de vitesse
    • DRien : la vitesse se lit directement sur la piste
  17. 17

    Sur l'autoroute, où la vitesse est limitée à 130 km/h, une voiture est contrôlée à 36 m/s. Que peut-on conclure ?

    • AElle respecte la limite, car 36 m/s ≈ 129,6 km/h
    • BElle est en excès de vitesse, car 36 dépasse 130
    • CElle roule en réalité à 360 km/h
    • DOn ne peut rien conclure sans un second contrôle

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Corrigé et explications

Mouvement et vitesse : aller plus loin

La bonne réponse de chaque question, avec son explication.

  1. 1

    C · Parce qu'ils ne changent pas de position par rapport au train

    Dans le référentiel du train, les passagers ne changent pas de position par rapport au train. Par rapport au quai, ils se déplacent à 300 km/h.

  2. 2

    B · Le mouvement se décrit par rapport à un observateur choisi

    Le mouvement dépend du référentiel choisi : le passager est immobile dans celui du train, mais se déplace par rapport au quai.

  3. 3

    A · Rectiligne uniforme

    Trajectoire droite et vitesse constante pendant cette phase : c'est un mouvement rectiligne uniforme. Au démarrage il est accéléré, à l'arrivée ralenti.

  4. 4

    D · La trajectoire est bien droite, mais la vitesse augmente : le mouvement est accéléré

    Théo confond trajectoire et vitesse : la ligne est droite (mouvement rectiligne), mais la bille va de plus en plus vite en tombant : son mouvement est accéléré.

  5. 5

    C · La valeur de la vitesse augmente

    Les intervalles de temps entre deux photos sont égaux. Si les positions s'écartent de plus en plus, la distance parcourue entre deux photos augmente : la valeur de la vitesse augmente.

  6. 6

    B · 7,2 km

    En 1 h, soit 3 600 s, il parcourt 2 × 3 600 = 7 200 m, c'est-à-dire 7,2 km. Autre méthode : 2 m/s × 3,6 = 7,2 km/h, donc 7,2 km en une heure.

  7. 7

    D · 30 minutes

    t = d/v = 150 ÷ 300 = 0,5 h, soit 30 minutes. À 300 km/h, le train parcourt 300 km en une heure : 150 km demandent moitié moins de temps.

  8. 8

    C · 40 km/h

    La vitesse moyenne se calcule avec la distance totale divisée par la durée totale : 120 km ÷ 3 h = 40 km/h. Ce n'est pas la moyenne des deux vitesses (45 km/h), qui serait fausse.

  9. 9

    A · Environ 4 tours

    6 h = 360 min ; 360 ÷ 90 = 4. Comme la durée d'un tour est approximative, l'ISS effectue environ 4 tours.

  10. 10

    B · Sa vitesse moyenne est de 80 km/h, mais sa vitesse instantanée a varié

    La vitesse moyenne est 120 km ÷ 1,5 h = 80 km/h. Mais le compteur indique la vitesse instantanée, qui a varié pendant le trajet.

  11. 11

    C · 6 000 m

    20 min = 1/3 h ; d = v × t = 18 × 1/3 = 6 km, soit 6 000 m.

  12. 12

    D · Elle est légèrement supérieure à 10 m/s

    Sur la même distance, une durée plus courte donne une vitesse plus grande : Bolt parcourt 100 m en moins de 10 s, sa vitesse moyenne dépasse donc légèrement 10 m/s.

  13. 13

    A · Le cycliste, car 8 m/s ≈ 28,8 km/h

    8 m/s × 3,6 = 28,8 km/h, bien plus que 5 km/h : le cycliste va nettement plus vite. On compare deux vitesses en les convertissant dans la même unité.

  14. 14

    B · En kilomètres par heure

    En divisant des kilomètres par des heures, on obtient des kilomètres par heure. Pour un résultat en m/s, l'unité du Système international, il faut convertir la distance et la durée.

  15. 15

    C · Parce que leur direction change au fil de la rotation

    Une vitesse se caractérise par une direction, un sens et une valeur. Sur un trajet circulaire, la direction change sans arrêt, même quand la valeur reste constante.

  16. 16

    A · La durée du parcours, avec un chronomètre

    Avec v = d/t, la distance est déjà connue (100 m). Il reste à mesurer la durée du parcours avec un chronomètre, puis à diviser.

  17. 17

    A · Elle respecte la limite, car 36 m/s ≈ 129,6 km/h

    36 m/s × 3,6 = 129,6 km/h : la voiture reste juste sous la limite de 130 km/h. Comparer deux vitesses exige de les exprimer dans la même unité.

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