1

Recueil d’exercices de Physique à l’usage des élèves de 4e générale

Les élèves des grilles scientifiques (5h/s) doivent être capable de faire tous les exercices.

Les élèves des autres grilles (3h/s) doivent être capable de faire tous les exercices sauf ceux marqués

du signe **

2

Calcul de vitesse

1. Convertir les vitesses suivantes en m/s :

72 km/h ; 5km/h ; 30 km/s

2. Convertir en km/h :

10m/s ; 330m/s

3. Un athlète court un marathon(42,195 km) en 2h5min42s. Calculer sa vitesse moyenne.

4. Je pars de la maison à 8h20min30s. Le compteur de la voiture indique 437,2 km. Je me gare

près du bureau à 9h2min40s. le compteur indique 486,5km. Calculer la vitesse moyenne

durant le trajet (m/s et km/h).

5. **Lors d’une épreuve contre la montre de 20km, un cycliste parcourt les 10 premiers km à

40km/h de moyenne. Les 10 derniers sont en côte et il les franchit à 20km/h de moyenne.

Quelle est sa vitesse moyenne sur l’ensemble de l’épreuve ?

6. Convertir 108km/h ; 1000 km/h en m/s

7. Une limace rampe sur une distance de 20cm en 2 minutes. Exprimer sa vitesse moyenne en

m/s et km/h.

8. Häkkinen occupait en 1999 la pole position du grand prix d’Allemagne. Il avait, aux cours des

essais, effectué un tour du circuit (long de 6,823 km) en 1min42,95s. Vérifier qu’il a roulé

durant ce tour à la vitesse moyenne de 239 km/h.

9. **Un mobile parcourt 1km à 200km/h, puis 1km à 20km/h. Quelle est la vitesse moyenne sur

l’ensemble du trajet ?

10. Parti le 9 juin 2003 pour les 42,195 km du marathon d’Edimbourg, Lloyd Scott, un ancien

pompier de 41 ans a finalement franchi la ligne d’arrivée le 15 juin aux environs de midi

après 6 jours 4h30min56s d’efforts. Les journaux relatent qu’il a marché environ 9h par jour

à la vitesse moyenne de 800m/h. A sa décharge, il faut préciser qu’il était vêtu d’un

scaphandre de 60kg et que sa performance (le record du monde de lenteur) lui a servi à

recueillir des fonds pour une association s’occupant d’enfants leucémiques (il a lui-même

subi en 1989 une transplantation de moelle osseuse).

Vérifier que la vitesse moyenne donnée correspond bien à la réalité et calculer la vitesse

moyenne pour l’ensemble de l’épreuve.

11. Lors de l’Ironman de Malaisie du 23 février 2003, le vainqueur, Luc Van Lierde, a d’abord

nagé les 3,8 km en 47m54s. Il a ensuite mis 53s pour se changer une première fois,

enfourché sa bicyclette et roulé pendant 4h41min02s pour parcourir les 180,2km.

Finalement, après s’être changé en 1min55s, il a couru les 42,2 derniers km de l’épreuve en

2h59min33s. Calculer sa vitesse moyenne pour chacune des épreuves **et pour l’ensemble

du triathlon.

3

Solutions

1. 20 m/s ; 1.38 m/s ; 30000 m/s

2. 36 km/h ; 1188 km/h

3. 5.59 m/s ou 20.14 km/h

4. 19.48 m/s ou 70.15 km/h

5. 26.66 km/h

6. 30 m/s ; 277.77 m/s

7. 0.0016 m/s ou 0.006 km/h

8. 238,58 km/h -> la vitesse est correcte

9. 36.36 km/h

10. 284 m/h vitesse moyenne totale; 721 m/h en moyenne

11. nage : 2.59 m/s ; cyclisme : 10.68 m/s ; course : 3.91 m/s

vitesse moyenne : 7.37 m

4

MRU

1. Un homme marche en ligne droite jusqu’au coin de la rue pour poster une lettre. Là, il

rencontre un ami, bavarde quelques instants puis revient chez lui en courant toujours en

ligne droite. Tracer l’allure des graphiques x(t) et v(t).

2. Deux voitures partent en même temps de deux villes A et B distantes de 120km. Elles roulent

l’une vers l’autre. La voiture partie de A roule à 60km/h, celle partie de B à 90km/h.

Déterminer graphiquement et par calcul l’heure et la distance du croisement.

3. Deux automobiles A et B partent d’un même endroit sur la même route rectiligne. Elles

roulent dans le même sens. A part à 13h et B à 13h30. A roule à 80km/h et B à 110km/h.

Déterminer graphiquement et **par calcul l’heure et l’endroit de la rencontre.

4. Le graphique ci-contre représente les cinq étapes (A à E) du voyage d’un cycliste. Durant

quelle(s) étape(s) ….

a. Sa vitesse est-elle positive ?

b. Sa vitesse est-elle nulle ?

c. Sa vitesse est-elle négative ?

d. Sa vitesse a-t-elle la plus grande valeur positive ?

e. Le cycliste roule-t-il le plus vite ?

f. La plus grande distance est-elle parcourue ?

5. Le graphique ci-contre décrit le mouvement d’une voiture.

Tracez le graphique v(t) correspondant.

6. Deux voitures (1 et 2) roulent sur une même route (graphique ci-

contre)

a. Quelle est la voiture la plus rapide ?

b. Que se passe-t-il à l’instant t1 ?

7. Deux trains venant de deux gares A et B distantes de 400 km roulent l’un vers l’autre sur des

voies parallèles. Le premier, parti de A à midi, roule à 120 km/h. Le second, partit de B deux

heures plus tôt, roule à 80 km/h. Déterminer graphiquement **et algébriquement l’heure et

l’endroit du croisement.

8. Marc part de chez lui à 8h30 pour aller à la boulangerie qui se trouve à 100 mètres de là. Il

marche à vitesse constante et arrive à 8h31. Durant une minute il commande son pain et

repart ensuite vers son domicile à la même vitesse qu’en venant. À la moitié du chemin du

retour, il décide de s’acheter aussi une tarte. Il retourne donc à la boulangerie en marchant

deux fois plus vite que la première fois. Il achète sa tarte en 1 minute puis retourne chez lui

en courant à la vitesse de 5 m/s. Tracer le graphique x(t) correspondant à Marc. À quelle

heure arrive-t-il chez lui ?

5

9. **Tante Gertrude et tante Simone font les cent pas dans l’allée du parc. Cette allée rectiligne

mesure 10m de long et les deux dames commencent leur promenade en même temps aux

deux extrémités opposées de l’allée. La vitesse de tante Gertrude est constante et vaut 1m/s.

celle de tante Simone, tout aussi constante, n’est que de 80cm/s. Arrivées à une extrémité

de l’allée, elles repartent aussitôt dans l’autre sens. Tante Gertrude fait 3 fois l’aller-retour.

Combien de fois rencontre –t – elle Simone sur son chemin ? Résoudre graphiquement.

10. Une voiture roule à 100km/h

a) Quelle est la distance (en mètres) parcourue en une seconde ?

b) En combien de temps franchira-t-elle la distance Bruxelles - Ostende (115 km) ?

11. Quelle doit être la longueur d'une bande magnétique d'enregistreur pour permettre un enregistrement d’1h30 à la vitesse de défilement de 4.5 m/min ?

12. Sachant que la distance moyenne Terre - Soleil est de 150 millions de km, calcule le

temps mis par la lumière pour y parvenir . La vitesse de la lumière dans le vide est de

3.108 m/s.

13. Un mobile parcourt 120m vers le nord, puis 60 m vers l'ouest.

a) Représente cette situation sur un graphique cartésien.

b) Quelle est la distance parcourue ?

c) Quelle est la valeur du déplacement ?

14. Quelle est la vitesse du mobile dans la portion suivante de son parcours ?

15. En 1988, Carl Lewis battait le record du monde du 100 m plat en 9,92 secondes. Quelle a été

sa vitesse moyenne (on considère qu'il a effectué sa course à vitesse constante)?

16. En 1987, Alain Prost battait le record de vitesse sur le circuit de Spa-Francorchamps à la

vitesse de 213,260 km/h. En combien de temps a-t-il fait un tour de ce circuit de 6,940 km?

17. Les 500 miles d'Indianapolis sont une célèbre course automobile américaine. Le record de

vitesse était battu en 1986 lors d'une course qui avait duré 2h55'42". A quelle vitesse

moyenne (exprimée en miles/h) a tourné le vainqueur de cette course?

x(m)

1 2 3 4 5

6

18. La planète Mars se trouve à la distance de ±250 millions de km de la Terre. Le 20 août 1975,

une sonde Viking 1 est partie de la Terre et s'est posée sur la planète Mars le 20 juillet 1976.

Calcule la vitesse moyenne de la sonde si l'on considère que le trajet a été effectué à vitesse

constante.

19. Un astronaute est déposé sur la planète Mars. Il voit apparaître un petit homme vert et

envoie un message par radio à la Terre pour savoir comment il doit réagir. Combien de temps

devra-t-il attendre la réponse si la Terre répond immédiatement à la réception du message?

(les ondes radio se propagent à la vitesse de 300.000 km/s)

20. La vitesse de la lumière est de ±300.000 km/s. Le soleil se trouve à 150 millions de km de la

Terre. Combien de temps met la lumière solaire pour faire le trajet Soleil-Terre?

21. Chez les mille-pattes, l’unité de distance est le p.p. (abréviation de « petit pas »). Lors d’une

course de haies disputée sur la distance de 1500 p.p., un mille-patte pulvérise le record en

58’ 32". Quelle a été sa vitesse moyenne (exprimée dans le système d’unité des mille-

pattes).

22. a) Etablis le graphique de la position en fonction du temps si l’on considère un

mouvement uniforme.

23. b) En fait, la vitesse du champion n’a pas été tout à fait constante. Il a fait une course

relativement moins rapide pendant le premier quart d’heure que durant le reste du temps.

Montre qualitativement ce que devient le graphique dans ce cas.

24. Dans le système international d’unités, il n’existe pas d’unités de vitesse; elle s’exprime en

unités dérivées: le mètre/seconde. Chez les martiens, l’unité de vitesse est le « promptor » et

l’unité de temps est le « chronon ». Il n’existe pas d’unités de distance. En quelles unités

dérivées les martiens expriment-ils les distances?

25. Un lièvre et une tortue font la course. Ils courent tous-deux à une vitesse uniforme: 1 m/s

pour le lièvre et 0,2 m/s pour la tortue. La course a lieu sur un parcours rectiligne de 150

mètres. La tortue reçoit un avantage au départ: elle commence sa course à 120 mètres de la

ligne de départ.

Le graphique ci-contre représente la course. Indiques-y

1. les titres des axes et 2. à quel concurrent correspond chaque segment de droite. Justifie.

Recherche la position du lièvre après 60 secondes de

course. Où se trouve la tortue au même moment?

0ù se trouve le lièvre quand la tortue a parcouru 20

mètres?

Qui gagne la course? Explique.

Quelle serait la signification du graphique si on

inversait les axes (temps en ordonnée, position en

abscisse)?

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 30 60 90 120 150

7

26. Titi, Gros Minet et Speedy

Gonzalez font une course. Détermine

graphiquement la vitesse de chacun

d’eux en utilisant le graphique ci-contre.

Où se trouve chaque coureur

quand le chronomètre indique 20

secondes?

0ù se trouve le Speedy Gonzalez

quand le chronomètre démarre?

Quelle est la distance parcourue

par Gros Minet entre la 10e et la 20e

seconde?

Détermine graphiquement combien de temps Gros Minet a mis pour aller du point 20m au point

60m.

Raconte l’histoire de la course en te basant sur le graphique.

Établis graphiquement la vitesse de chaque coureur durant les 15 dernières secondes de la

course.

27. Le principe du radar est le suivant: on envoie une onde radio vers un obstacle quelconque et

on mesure le temps nécessaire à cette onde pour revenir à l’émetteur. L’onde radar voyage à

la vitesse de la lumière (300.000 km/s). Connaissant le temps de voyage et la vitesse de

l’onde, on peut déterminer la distance parcourue.

Le professeur Tournesol détecte un astéroïde qui se dirige vers la Terre. Un faisceau d’onde radar

met 4 minutes pour faire l’aller-retour jusqu’à l’astéroïde. A quelle distance se trouve cet

astéroïde?

28. Lancée le 20 août 1977, la sonde Voyager 2 a atteint Neptune situé à 4,5 milliards de km de la

Terre le 24 août 1989. Si le voyage vers Neptune s’est fait en ligne droite, quelle a été la vitesse

moyenne de cette sonde? Combien de temps mettaient alors les commandes envoyées à la

sonde depuis la Terre pour lui parvenir?

29. Un étudiant conduit une mobylette sur une route en ligne droite. Son mouvement est décrit par le graphe ci-dessous. Représentez un graphe de la position en fonction du temps et un graphe de l'accélération en fonction du temps. Quelle est la position finale de l'étudiant (t = 9 s) ?

Position en mètres Temps en secondes

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 5 10 15 20 25 30

P

o

s

i

t

i

on

Temps

Petit Titi Gros Minet Speedy

8

30. Quelle a été la vitesse moyenne de Michaël Johnson lorsqu’il a établi le record du monde du 200m en 19,36s ?

31. Sachant que la distance moyenne Terre-Soleil est d’environ 150 millions de kilomètres, calculer la durée mise par la lumière pour nous parvenir. (c=300000 km/s)

32. A quelle distance se produit un orage sachant qu’il se passe 6s entre la perception de l’éclair et celle du tonnerre (vitesse du son 340m/s).

33. Un train long de 150m roule à la vitesse de 54km/h. - Quelle est la durée de la traversée d’un tunnel long de 300m ? - Pendant quelle durée chaque voyageur est-il dans le tunnel ?

(remarque : le train n’est pas assimilable à un mobile ponctuel) 34. En 1992, Miguel Indurain remporte en 1h12min21s un étape contre la montre du tour de

France longe de 64km. Le 1er belge Herman Frison termine 61e de l’étape en 1h21min15s. - Calculer la vitesse moyenne d’Indurain et celle de Frison - Si ces 2 coureurs avaient pris le départ en même temps, calculer à quelle distance de l’arrivée

se serait trouvé Frison quand Indurain franchissait la ligne d’arrivée. 35. Un train de 150m de long roule à la vitesse constante de 108km/h. - Quelle est la durée de son passage devant une plaque de signalisation fixe ? - Quelle est la durée du dépassement d’un bus de 12m de long roulant à la vitesse de

72km/h ? - Quelle est la durée du croisement du train et d’un camion de 10m de long roulant en sens

opposé à la vitesse de 54km/h ? (remarque : le train, le bus et le camion ne sont pas assimilables à un mobile ponctuel)

36. Pour le graphe de la position en fonction du temps x = f(t) - Evaluer la vitesse du mobile aux instants t=0 et T=6s. - Trouver l’instant auquel le mobile passe la borne 0 - Donner l’équation x(t) et construire le graphe de la vitesse v(t)

37. Pour le graphe de la vitesse en fonction du temps v(t) - calculer la distance parcourue entre les instants t=30s et t=2min. - faire le graphe x(t) sachant qu’après 1min, le mobile passe par la position x=30m - donner l’équation x(t)

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5

x(m

)

V (m/s)

2

T(min) 0,5 1 2 3

9

38. Combien de temps pourrait au maximum gagner un conducteur sur 100km, si au lieu de rouler à la vitesse constante de 120km/h, il roulait à 130 km/h ?

39. Un conducteur qui a de bon réflexe freine environ 0,4s après avoir vu l’obstacle. Quelle distance est parcourue entre le moment où il voit l’obstacle et celui où il freine lorsqu’il roule à la vitesse de 100 km/h ?

40. Pour les graphes x(t) suivants, donner - Le type de mouvement - Le n° du mobile qui a la plus grande vitesse - Le n° du mobile qui effectue le plus grand déplacement en 20s - La vitesse des différents mobiles

41. Un automobiliste effectue 40km en 30 min, ensuite il s’arrête durant 10 min puis roule à

nouveau 40 min à une vitesse moyenne de 120km/h. - Quelle est la distance parcourue au total ? - Calculer la vitesse moyenne sur le trajet - Faire une représentation graphique de la position et de la vitesse en fonction du temps 42. Un Eurostar quitte Bruxelles en direction de Paris à 12h15min à la vitesse moyenne de

240km/h. Un Thalys quitte Paris à 12h30 avec une vitesse moyenne de 280km/h vers Bruxelles. La distance entre les deux villes est de 300km. Trouver graphiquement et par calcul le lieu et l’heure du croisement des trains

43. Deux escargots se mettent en route l’un vers l’autre dès 8h du matin. Il sont séparés par 8m de distance. Le premier fait 50cm chaque demi-heure et le second avance de 20cm en 20min. A quelle heure se rencontreront-ils et à quelle distance du point de départ du premier ?

44. Un train quitte Cologne à 8h10 à la vitesse moyenne de 80km/h ver Bonn. Un autre train quitte Bonn à 8h25 à la vitesse moyenne de 50km/h vers Cologne. Après 10min, ce train est obligé de s’arrêter pendant 5min à cause de travaux sur la voie. Il repart au plus vite à une vitesse de 110km/h. Si la distance entre les deux villes est de 130km, calculer et vérifier graphiquement l’heure et l’endroit du croisement.

45. Un voleur part en courant à la vitesse constante de 24km/h, un policier parti 40s plus tard cherche à le rejoindre en courant à la vitesse moyenne de 28km/h.

- Le voleur pourra-t-il être arrêté à temps si un complice se trouve 400m plus loin avec une voiture puissante ?

- Calculer la durée de la poursuite et la distance parcourue - Réaliser le graphe x(t) de la situation

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25 30

x(m

)

t(s)

X1

X2

X4

X3

10

Solution

1.

2. croisement à 48 km de A et après 48min

3. croisement à 14h49'48'' et à 146.4 km du départ

4. A et B / C/D et E/B/ D

5.

6. voiture 1/ elles se croisent

7. Croisement après 1h12min et 144km de A

8.

il arrive à 8h34min et 5s

9. Elle la rencontre 5 fois

11

Le MRUV 1. Un mobile part du repos et prend une accélération de 10 m/s². - Quelle sera sa vitesse lorsqu’il aura parcouru 405m ? - Quelle sera alors la durée de l’accélération ? 2. Un train roulant à la vitesse de 54 km/h accélère durant 25s. Son accélération est de 0,4m/s². - Quel trajet parcourt-il pendant son accélération ? - Quelle est sa vitesse à la fin du MRUA ? 3. Un guépard qui se balade à la vitesse de 18 km/h peut atteindre la vitesse de 126 km/h, 5s

plus tard. - Calculer son accélération moyenne - Calculer la distance parcourue pendant cette durée 4. Un véhicule arrêté démarre d’un MRUA et doit atteindre la vitesse de 90 km/h après avoir

parcouru 100m. Calculer l’accélération et la durée du mouvement. 5. Un train roulant à la vitesse de 108 km/h se met à freiner avec une décélération de 2m/s². - Après quelle durée s’arrêtera-t-il ? - Quel trajet aura-t-il parcouru durant son freinage ? 6. Une formule 1 lancée à la vitesse de 288km/h laisse en s’immobilisant des traces de freinage

sur la route. En supposant qu’elle ralentit avec une décélération de 10m/s², estimer la longueur des traces sur la route.

7. Un obstacle surgit devant un automobiliste qui roule à une vitesse constante de 54km/h. Il est courant de considérer que la durée qui s’écoule entre l’instant où l’automobiliste perçoit un signal et celui où il freine est de 0,7s. Nous estimons d’autre part qu’en freinant à fond, le conducteur produit une décélération constante de 4,5m/s². Calculer la distance parcourue par la voiture avant de s’immobiliser.

8. Un mobile part du repos et est soumis ç une accélération de 40cm/s² pour atteindre une vitesse de 18km/h. Il se meut ensuite 2min à cette vitesse puis ralentit (a=25 cm/s²) jusqu’à l’arrêt. Quelle est la distance totale parcourue et la durée du parcours ?

9. Un véhicule partant du repos accélère uniformément pendant 1min pour atteindre la vitesse de 72km/h. Il roule alors à vitesse constante puis freine en MRUD sur 500m jusqu’à l’arrêt. Calculer la durée du trajet d’une longueur totale de 5km.

10. Une voiture roulant sur une route rectiligne à la vitesse constante de 50km/h. A un moment donné, le conducteur accélère uniformément. En 30s, sa vitesse passe à 86km/h. A ce moment précis, il débraye et ralentit selon une décélération constante. Il s’arrête sur 300m. Calculer :

- L’accélération du MRUA - La distance parcourue pendant le MRUA - La décélération du MRUD - La durée de la décélération 11. Entre quels instants séparés d’une seconde, un mobile qui démarre et prend une

accélération constance de 50cm/s², parcourt-il une distance de 5,25m ? 12. Un véhicule animé d’une certaine vitesse initiale parcourt 30m durant la 8e seconde qui suit

l’instant où lui a été communiqué une accélération de 2m/s². Déterminer la vitesse initiale. 13. Une Porsche 928S a, au démarrage, une accélération de 4,48 m/s². - Après combien de temps atteint-elle la vitesse de 100km/h ? - Quelle est la durée des 100 premiers mètres de parcours, départ arrêté ? - Quel déplacement a déjà été effectué par la voiture au moment où le compteur indique

précisément 100km/h ? 14. Lu sur une publicité : le km départ arrêté en 37s, vitesse de pointe 147km/h. - Sommes-nous en présence d’un simple MRUA ou d’une suite MRUA-MRU ? - Donner ensuite les caractéristiques du/des mouvement(s) impliqué(s).

12

15. Le conducteur d’un train roulant à 100km/h aperçoit à 90m sur la même voie le fourgon d’un train roulant dans le même sens, à 28km/h. Il bloque aussitôt les freins, ce qui provoque une décélération de 2m/s².

- Y ara-t-il collision ? - Si non, quelle sera la distance minimale entre les 2 trains ? - Si oui, à quelle distance à partir de l’endroit où le fourgon a été aperçu ? - Quelle sera alors la vitesse relative entre les deux trains ? 16. Un train quitte la gare de Liège à 13h avec une accélération de 0,1 m/s² qu’il maintient

pendant 3 min. Il continue ensuite en maintenant la vitesse acquise. - A quelle heure passe-t-il à la gare de Flémalle située 10km plus loin ? - Réaliser les graphes de x(t) et v(t) 17. Deux cyclistes partent en même temps d’un même endroit pour une course de 150m. Le

premier se meut à la vitesse constante de 5m/s. Le second qui démarre avec une vitesse de 2m/s, parcourt la distance de 150m selon un MRUA. Calculer l’accélération que doit prendre le second cycliste pour arriver au but en même temps que le premier.

18. Une balle de fusil (v=400m/s) s’arrête sur un sac de sable qu’elle pénètre de 15cm selon une décélération uniforme. Quelle est la durée de la décélération ?

19. Une voiture de course roulant à la vitesse uniforme de 126km/h se met à accélérer au moment précis où elle est dépassée par une autre voiture roulant à la vitesse uniforme de 198km/h. Elle parcourt une distance de 2500m avec une accélération uniforme de 0,6m/s² puis garde la vitesse acquise. Après quelle distance mesurée à partir du premier dépassement et après quelle durée rejoindra-t-elle l’autre voiture ?

20. Deux chiens de chasse aperçoivent à 10m du gibier s’éloignant à la vitesse constante de 5m/s. Ils démarrent alors avec une accélération constante de 1,5m/s². Calculer la durée nécessaire aux chiens pour attraper leur proie et la distance qu’ils ont dû parcourir. Faire également une résolution graphique. Reprendre le même exercice en considérant que l’accélération des chiens ne dure que 6s et qu’ils poursuivent alors leur course à vitesse constante.

21. Une poursuite s’engage entre un véhicule de police et un véhicule qui se déplace à la vitesse constante de 108km/h. Le véhicule de police a 100m de retard au départ et prend une accélération de 3,5m/s² pendant 9s puis maintient sa vitesse. Trouver graphiquement et par calcul la distance parcourue par la police pour rejoindre le véhicule poursuivi et la durée de la poursuite.

22. Marie se rend à la banque à 3 km en ligne droite de chez elle. Elle part à 15h et arrive à

15h20. Déterminer sa vitesse. Ecrire l’équation x(t). Déterminer la position de Marie si elle

continue son mouvement pendant 2h.

23. Le tableau suivant donne la vitesse d’un mobile à différents instants. Peut-il s’agir d’un

MRUV ? Justifier

T(s) 0 3 6 9 12

V (km/h) 40 45 50 55 60

24. Quelle distance à partir du repos, a parcouru une auto soumise à une accélération constante

de 5 m/s² pendant 20s ?

13

25. Parmi les graphiques ci-dessous quels sont ceux représentant un MRUV

26. Déterminer la distance de freinage d’une voiture roulant à 120 km/h sachant que le temps

avant l’arrêt complet est de 6s.

27. Une voiture aborde la bande de lancement d’une autoroute à 54 km/h. Son conducteur

accélère (a=1,5m/s²) pour atteindre une vitesse suffisante avant de s’insérer dans le trafic.

Combien de temps lui faudra-t-il pour atteindre 108 km/h ? Quelle distance aura-t-il

parcourue ?

28. Un train démarre d’une station A à 13h avec une accélération constante de 0,1 m/s² pendant

3min. Il continue ensuite sa route avec la vitesse acquise.

A quelle heure passera-t-il à la station B distante de la station A de 10km ?

29. Une voiture roulant à 10 m/s commence à freiner. Son accélération vaut

-2 m/s².

o Au bout de combien de temps s’arrête-t-elle ?

o Quelle distance a-t-elle parcourue depuis le début du freinage ?

o Tracer le graphe v(t) et x(t)

30. Voici trois graphiques représentant des mouvements. Quel type ? Classer par ordre

d’accélération croissante.

x

t

v

t

t

v

14

31. Lors du décollage, la navette spatiale atteint la

vitesse de 28.000 km/h en 10 minutes. Calcule

l'accélération moyenne correspondante.

32. Le tableau ci-dessous présente les performances de

quelques voitures récentes. Détermine pour chacune d'elles

l'accélération dont elle est capable

en partant de l'arrêt et

de 40 à 100 km/h

0 à 100

km/h

40 à 100

km/h

(en 4e

vitesse)

Opel vectra

Turbo 4x4

Rover 220

Volkswagen

Vento

Porsche 911

7,3 s

7,9 s

8 s

4,8 s

11,4 s

12,5 s

14,3 s

33. Le record d'accélération automobile est détenu par

un pilote qui a atteint la vitesse 403,45 km/h en 5,63s au

départ de l'arrêt. Quelle est la valeur de l'accélération

obtenue?

34. Lors d'un choc frontal contre un mur, une voiture

qui roulait à la vitesse de 30 km/h s'arrête en 0,25 s.

Quelle est la décélération obtenue?

35. Dans chacun des graphiques ci-dessous, les unités de

distance sont des mètres, les unités de temps sont les

secondes et les unités de vitesse sont des mètres/seconde.

Pour chaque graphique,

indique quel mouvement est illustré,

détermine la distance parcourue par le mobile,

que peut-on dire de sa vitesse?

15

a)

b)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

v

i

t

e

s

s

e

temps

c)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

p

o

s

i

t

i

o

n

temps

d)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

p

o

s

i

t

i

o

n

temps

e)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

p

o

s

i

t

i

o

n

temps

f)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

p

o

s

i

t

i

o

n

temps

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

v

i

t

e

s

s

e

temps

16

g)

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

p

o

s

i

t

i

o

n

temps

h)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

v

i

t

e

s

s

e

temps

17

36. Un chariot démarre suivant un MRUV. Son accélération vaut 2m/s².

- Tracer le graphique donnant sa vitesse pendant les 5 premières secondes de son mouvement

- Calculer les distances parcourues depuis le départ jusqu’aux instants 1,2,3,4 et 5s.

- Tracer le graphique donnant la distance parcourue depuis le départ pour les 5 premières seconde

37. Une voiture roulant à 10m/s commence à freiner. Son accélération vaut 2m/s².

- Au bout de combien de temps s’arrête-t-elle ?

- Quelle distance a-t-elle alors parcourue depuis le début du freinage ?

- Tracer le graphique de la vitesse en fonction du temps, depuis le début de la décélération jusqu’à l’arrêt.

- Tracer le graphique de la distance parcourue en fonction du temps depuis le début de la décélération jusqu’à l’arrêt

38. Une voiture aborde la bande de lancement d’une autoroute à 54km/h. Son conducteur accélère (a=1,5m/s²) pour atteindre une vitesse suffisante pour s’intégrer dans le trafic. Combien de temps lui faudra-t-il pour atteindre 108km/h ? Quelle distance aura-t-il alors parcourue ?

39. La vitesse d’un mobile M1 varie uniformément de 1m/s à chaque minute. Celle d’un mobile M2 varie uniformément de 1m/min à chaque seconde. Quelle est parmi les 4 possibilités suivantes, l’affirmation correcte :

- L’accélération de M1 est supérieure à celle de M2

- L’accélération de M2 est supérieure à celle de M1

- Les accélérations sont égales

- On ne peut rien affirmer 40. Un ascenseur initialement immobile atteint la vitesse de 1m/s après 1s d’accélération. Il

maintient ensuite sa vitesse constante pendant 6s et freine enfin pendant 2s avant de s’arrêter. Quelle distance a-t-il parcourue au total ? On supposera que les phases accélérées sont des MRUV.

41. Une petite voiture a été flashée à 80km/h par un radar placé 50m après un panneau de fin de limitation à 50km/h. Sachant que l’accélération maximale d’une voiture de ce type est de l’ordre de 1,5m/s², montrer que le conducteur ne peut se baser sur son cours de physique pour contester une amende pour excès de vitesse.

42. Un conducteur roulant à 54km/h se trouve à 22m d’un feu lorsque celui-ci vire à l’orange. Sachant que le feu reste orange durant 2,7s et que le temps de réaction moyen est de 0,7s, le conducteur a-t-il le temps s’il décide d’accélérer (1,5m/s²) de traverser le carrefour, large de 20m, avant que le feu ne soit rouge ? S’il choisit de freiner (a=5m/s²), peut)il s’arrêter avant le carrefour ?

43. Parmi les 4 graphique Δx(t) suivants lequel correspond le mieux au graphique de la vitesse ci-

contre.

18

44. Le graphique ci-contre représente le mouvement de deux objets. Est-il vrai ou faux d’affirmer

que :

a. Les mobiles se déplacent dans le même sens ?

b. L’un des mobiles ralentis ?

c. De t 0s à t = 2s, les mobiles ont parcouru la même

distance ?

d. Les accélérations des deux mobiles sont égales en

valeur absolue ?

e. Les mobiles ont parcouru tous les deux 40 m au

cours des 4 secondes représentées ?

f. Entre t =1s et t = 3s, les mobiles ont la même vitesse

moyenne ?

g. En t = 2s, l’un des mobiles à parcouru une distance 3 fois plus grande que l’autre ?

45. Une voiture part arrêtée et atteint une vitesse de 22 m/s en 20 s. Quelle est son

accélération?

46. Les freins d'une voiture sont appliqués quand elle roule à une vitesse de 14 m/s, ce qui

provoque un arrêt après 4 s. Quelle est sa décélération?

47. Un bus fait 400 m entre 2 arrêts. Il part arrête et accélère à 1.5 m/s² jusqu'a une vitesse de 9

m/s. Il continue à vitesse constante et freine ensuite avec une accélération de -2 m/s²

jusqu'au prochain arrêt. Déterminer la durée totale du trajet.

48. Une voiture arrêtée démarre avec une accélération de 6 m/s². Au même instant, elle est dépassée par un camion roulant à 90 km/h. Apres quelle distance la voiture rattrapera-elle le camion?

49. Un boulet de canon part avec une vitesse de 20 m/s faisant un angle de 30 degré avec

l'horizontale. Déterminer la portée horizontale du boulet.

50. Une voiture démarre avec une accélération de 2 m/s². Apres combien de temps atteindra

elle la vitesse de 90 km/h?

51. Un avion décolle a une vitesse de 80 m/s qu'il atteint 35 s après son départ arrête. Quelle distance a-t-il couvert lorsqu'il atteint la vitesse de 20 m/s?

52. Une voiture est sur le point d'en dépasser une autre. Sa vitesse augmente alors de 50 km/h à 100 km/h en 4 s. Quelle est son accélération moyenne?

53. Une voiture qui a une vitesse initiale de 72 km/h freine avec une décélération de 2 m/s².

Combien de temps mettra-t-elle pour s'arrêter?

19

Chute libre

20

Exercices combinés