LES cinématique c'est le domaine de la Physique qui étudie le mouvement sans toutefois considérer les causes de ce mouvement.
Dans ce domaine, nous étudions principalement le mouvement rectiligne uniforme, le mouvement rectiligne uniformément accéléré et le mouvement circulaire uniforme.
Profitez des questions commentées pour lever tous vos doutes sur ce contenu.
Exercices résolus
question 1
(IFPR - 2018) Un véhicule roule à 108 km/h sur une autoroute, où la vitesse maximale autorisée est de 110 km/h. En tapant sur le téléphone portable du conducteur, il détourne imprudemment son attention vers le téléphone pendant 4 secondes. La distance parcourue par le véhicule pendant les 4 s pendant lesquelles il s'est déplacé sans l'attention du conducteur, en m, était égale à :
a) 132.
b) 146.
c) 168.
d) 120.
Alternative correcte: d) 120
Considérant que la vitesse du véhicule est restée constante pendant les 4s, nous utiliserons l'équation horaire du mouvement uniforme, soit :
y = y0 + v.t
Avant de remplacer les valeurs, nous devons transformer l'unité de vitesse de km/h en m/s. Pour cela, il suffit de diviser par 3,6 :
v = 108: 3,6 = 30 m/s
En remplaçant les valeurs, on trouve :
oui - oui0 = 30. 4 = 120 m
Pour en savoir plus, voir aussi: Mouvement uniforme
question 2
(PUC/SP - 2018) Grâce à un gant de réduction en PVC, qui fera partie d'un tuyau, 180 litres d'eau passeront par minute. Les diamètres intérieurs de ce manchon sont de 100 mm pour l'entrée d'eau et de 60 mm pour la sortie d'eau.
Déterminer, en m/s, la vitesse approximative à laquelle l'eau quitte ce gant.
a) 0,8
b) 1.1
c) 1,8
d) 4.1
Alternative correcte: b) 1.1
Nous pouvons calculer le débit dans le pipeline en divisant le volume de liquide par le temps. Cependant, nous devons transférer les unités vers le système international de mesures.
Ainsi, nous devrons transformer les minutes en secondes et les litres en mètres cubes. Pour cela, nous utiliserons les relations suivantes :
- 1 minute = 60 secondes
- 1 l = 1 dm3 = 0,001 m3180 l = 0,18 m3
Maintenant, nous pouvons calculer le débit (Z) :
Pour trouver la valeur de la vitesse de sortie de l'eau, utilisons le fait que le débit est égal à l'aire du tuyau multipliée par la vitesse, c'est-à-dire :
Z = A. v
Pour faire ce calcul, il faut d'abord connaître la valeur de l'aire de sortie, et pour cela on va utiliser la formule de l'aire d'un cercle :
A =. R2
Nous savons que le diamètre de sortie est égal à 60 mm, donc le rayon sera égal à 30 mm = 0,03 m. En considérant la valeur approximative de π = 3,1 et en substituant ces valeurs, nous avons :
A=3.1. (0,03)2 = 0,00279 m2
Maintenant, nous pouvons trouver la valeur de la vitesse en substituant la valeur du débit et de la surface :
Pour en savoir plus, voir aussi: Formules de physique
question 3
(PUC/RJ - 2017) Depuis le sol, une balle est lancée verticalement avec une vitesse v et atteint une hauteur maximale h. Si la vitesse de lancer est augmentée de 3v, la nouvelle hauteur finale maximale atteinte par la balle sera: (Négligez la résistance de l'air)
a) 2h
b) 4h
c) 8h00
d) 9h
e) 16h
Alternative correcte: e) 16h
La hauteur atteinte par la balle peut être calculée à l'aide de l'équation de Torricelli, c'est-à-dire :
v2 = v02 - 2.g.h
L'accélération due à la gravité est négative lorsque la balle monte. De plus, la vitesse lorsque la balle atteint sa hauteur maximale est égale à zéro.
Ainsi, dans la première situation, la valeur de h sera trouvée en faisant :
Dans la deuxième situation, la vitesse a été augmentée de 3v, c'est-à-dire que la vitesse de lancement a été modifiée en :
v2 = v + 3v = 4v
Ainsi, dans la seconde situation, la hauteur atteinte par la balle sera :
Alternative: e) 16h
Pour en savoir plus, voir aussi: Mouvement rectiligne uniformément varié
question 4
(UECE - 2016 - 2ème phase) Considérons une pierre en chute libre et un enfant sur un carrousel qui tourne à vitesse angulaire constante. A propos du mouvement de la pierre et de l'enfant, il est juste de dire que
a) l'accélération de la pierre varie et l'enfant tourne avec une accélération nulle.
b) la pierre tombe avec une accélération nulle et l'enfant tourne avec une accélération constante.
c) l'accélération dans les deux est nulle.
d) les deux subissent des accélérations de module constant.
Alternative correcte: d) les deux subissent des accélérations modulo constantes.
La vitesse et l'accélération sont toutes deux des quantités vectorielles, c'est-à-dire qu'elles sont caractérisées par la grandeur, la direction et la direction.
Pour qu'une grandeur de ce type subisse une variation, il faut qu'au moins un de ces attributs subisse des modifications.
Lorsqu'un corps est en chute libre, son module de vitesse varie uniformément, avec une accélération constante égale à 9,8 m/s2 (Accélération de la gravité).
Dans le carrousel, le module de vitesse est constant, cependant, sa direction est variable. Dans ce cas, le corps aura une accélération constante et il pointe vers le centre de la trajectoire circulaire (centripète).
Voir aussi: Exercices sur le mouvement circulaire uniforme
question 5
(UFLA - 2016) Une pierre a été lancée verticalement vers le haut. Au fur et à mesure qu'il monte, le
a) la vitesse diminue et l'accélération diminue
b) la vitesse diminue et l'accélération augmente
c) la vitesse est constante et l'accélération diminue
d) la vitesse diminue et l'accélération est constante
Alternative correcte: d) la vitesse diminue et l'accélération est constante
Lorsqu'un corps est lancé verticalement vers le haut, près de la surface de la terre, il subit l'action d'une force gravitationnelle.
Cette force vous donne une accélération constante de module égale à 9,8 m/s2, la direction verticale et la direction vers le bas. De cette façon, le module de vitesse décroît jusqu'à atteindre la valeur égale à zéro.
question 6
(UFLA - 2016) La figure à l'échelle montre les vecteurs de déplacement d'une fourmi, qui, partant du point I, a atteint le point F, après 3 min et 20 s. Le module du vecteur vitesse moyenne du mouvement de la fourmi dans ce chemin était :
a) 0,15 cm/s
b) 0,25 cm/s
c) 0,30 cm/s
d) 0,50 cm/s
Alternative correcte: b) 0,25 cm/s
Le module du vecteur vitesse moyenne est trouvé en calculant le rapport entre le module du vecteur déplacement et le temps.
Pour trouver le vecteur de déplacement, nous devons connecter le point de départ au point final de la trajectoire de la fourmi, comme le montre l'image ci-dessous :
Notez que son module peut être trouvé en faisant le théorème de Pythagore, puisque la longueur du vecteur est égale à l'hypoténuse du triangle indiqué.
Avant de trouver la vitesse, nous devons transformer le temps de minutes en secondes. Avec 1 minute égale à 60 secondes, on a :
t = 3. 60 + 20 = 180 + 20 = 200 s
Maintenant, nous pouvons trouver le module de vitesse en faisant :
Voir aussi: cinématique
question 7
(IFMG - 2016) En raison d'un grave accident survenu dans une digue à stériles, une première vague de ces stériles, plus rapide, a envahi un bassin hydrographique. Une estimation de la taille de cette vague est de 20 km de long. Une portion urbaine de ce bassin hydrographique est longue d'environ 25 km. En supposant dans ce cas que la vitesse moyenne à laquelle la vague traverse le chenal de la rivière est de 0,25 m/s, le le temps total de passage de la vague dans la ville, compté à partir de l'arrivée de la vague dans le tronçon urbain, est dans:
a) 10 heures
b) 50 heures
c) 80 heures
d) 20 heures
Alternative correcte: b) 50 heures
La distance parcourue par la vague sera égale à 45 km, soit la mesure de son extension (20 km) plus l'extension de la ville (25 km).
Pour trouver le temps de passage total nous utiliserons la formule de la vitesse moyenne, comme ceci :
Cependant, avant de remplacer les valeurs, nous devons transformer l'unité de vitesse en km/h, ainsi, le résultat trouvé pour le temps sera en heures, comme indiqué dans les options.
En réalisant cette transformation, nous avons :
vm = 0,25. 3,6 = 0,9 km/h
En substituant les valeurs dans la formule de vitesse moyenne, on trouve :
question 8
(UFLA - 2015) La foudre est un phénomène naturel complexe, dont de nombreux aspects sont encore inconnus. L'un de ces aspects, à peine visible, se produit au début de la propagation de la décharge. La décharge du nuage vers le sol commence par un processus d'ionisation de l'air à partir de la base du nuage et se propage par étapes appelées étapes consécutives. Une caméra à haute vitesse d'images par seconde a identifié 8 étapes, 50 m chacune, pour une décharge spécifique, avec des enregistrements d'intervalle de temps de 5,0 x 10-4 secondes par pas. La vitesse moyenne de propagation de la décharge, dans cette étape initiale appelée le leader étagé, est de
a) 1,0 x 10-4 Mme
b) 1,0 x 105 Mme
c) 8,0 x 105 Mme
d) 8,0 x 10-4 Mme
Alternative correcte: b) 1,0 x 105 Mme
La vitesse moyenne de propagation sera trouvée en faisant :
Pour trouver la valeur de s, il suffit de multiplier 8 par 50 m, car il y a 8 marches de 50 m chacune. Ainsi:
s = 50. 8 = 400 mètres.
Comme l'intervalle entre chaque étape est de 5,0. 10-4 s, pour 8 pas le temps sera égal à :
t = 8. 5,0. 10-4 = 40. 10-4 = 4. 10-3 s
Vous pouvez également être intéressé par:
- Équation de Torricelli
- formules cinématiques
- mouvement uniformément varié
- Mouvement rectiligne uniforme
- Mouvement uniforme - Exercices
- Exercices de vitesse moyenne
