Chap 15
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Questions and Answers

Quel est l'effet principal des collisions inélastiques en médecine?

  • Causent des blessures uniquement mineures
  • Permettent un rebond de l'objet sans perte d'énergie
  • Transférer toute l'énergie cinétique à l'occupant
  • Dissiper l'énergie cinétique pour provoquer une fracture (correct)

Comment les voitures sont-elles conçues pour gérer les collisions?

  • En réduisant le temps de décélération du véhicule
  • En augmentant la masse des véhicules uniquement
  • Pour empêcher toute déformation lors d'un impact
  • En favorisant la déformation pour dissipater l'énergie cinétique (correct)

Quel rôle jouent les airbags dans un véhicule lors d'une collision?

  • Éliminer complètement les blessures lors d'une collision
  • Favoriser les collisions élastiques
  • Augmenter la vitesse d'impact des passagers
  • Minimiser les contacts entre passagers et parties du véhicule (correct)

Dans une collision purement élastique, que se passe-t-il pour l'objet au repos, comme la Terre?

<p>La quantité d'énergie cinétique transmise à l'objet au repos est nulle (C)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi est-il important d'augmenter le temps de décélération dans les véhicules?

<p>Pour éviter les fractures et maximiser la sécurité des occupants (D)</p> Signup and view all the answers

Quel phénomène se produit lorsque toute la population humaine saute simultanément à une hauteur de 50 cm?

<p>Une modification de la vitesse de la Terre est mesurable. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la formule correcte pour calculer l'énergie cinétique linéaire?

<p>Ecin = ½ mv² (A)</p> Signup and view all the answers

Dans un mouvement uniformément accéléré, quelle est l'équation correcte pour la position finale x?

<p>x = x0 + v0t + ½ at² (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la définition correcte du moment cinétique?

<p>L = Iω (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle relation exprime la dynamique d'un mouvement angulaire?

<p>M = Iα (C)</p> Signup and view all the answers

Quel effet au long terme est associé à un nombre élevé de 'têtes' dans une population?

<p>Un risque accru de démence. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'accélération linéaire dans un mouvement uniformément accéléré?

<p>a = a0 (D)</p> Signup and view all the answers

Durant une collision, qu'est-ce qui caractérise la durée de l'événement?

<p>Δt &gt; 0 (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation est correcte concernant la conservation de la quantité de mouvement ?

<p>La quantité de mouvement est conservée même lorsque l'énergie cinétique n'est pas conservée. (C), La quantité de mouvement est conservée uniquement en l'absence de forces externes. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment la vitesse après collision est-elle déterminée selon le centre de masse ?

<p>Elle est égale à la vitesse du centre de masse avant la collision. (B)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui se passe à l'énergie cinétique lors d'une collision non conservatrice ?

<p>Elle peut être partiellement transformée en d'autres formes d'énergie. (B)</p> Signup and view all the answers

La relation de la vitesse après collision implique que :

<p>La vitesse post-collision dépend de la somme des masses des deux objets. (C)</p> Signup and view all the answers

Dans une collision où l'énergie est transférée, qu'est-ce qui est vrai ?

<p>Le transfert d'énergie est maximal lorsque les masses sont égales. (D)</p> Signup and view all the answers

Que signifie une situation où les forces ne sont pas conservatrices dans le contexte d'une collision ?

<p>Les forces externes influencent le mouvement des corps après la collision. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet de l'absence de forces externes sur le système lors d'une collision ?

<p>Cela assure la conservation de la quantité de mouvement. (D)</p> Signup and view all the answers

Dans le cadre des collisions, quelle est la relation entre la vitesse de l'objet 1 et celle du centre de masse ?

<p>La vitesse du centre de masse est la moyenne des vitesses des deux objets. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle assertion à propos des collisions élastiques est correcte ?

<p>L'énergie cinétique est conservée pendant une collision élastique. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation sur la conservation de l'énergie durant une collision est fausse ?

<p>L'énergie de l'impact est toujours entièrement conservée. (D)</p> Signup and view all the answers

Lors d'une collision partiellement élastique, quelle est la caractéristique principale ?

<p>Une partie de l'énergie cinétique est convertie en chaleur. (D)</p> Signup and view all the answers

Que se passe-t-il au moment où la compression est maximale lors d'une collision ?

<p>L'énergie peut être stockée au niveau moléculaire. (D)</p> Signup and view all the answers

La conservation de l'énergie et de la quantité de mouvement est violée dans quel cas ?

<p>Collision inélastique où les objets restent collés. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelles caractéristiques des objets rigides permettent des collisions quasi élastiques ?

<p>Un taux d'élasticité élevé et peu de chaleur générée. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la définition d'une collision inélastique ?

<p>Les corps se déforment et une partie de l'énergie est perdue. (A)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui caractérise les collisions à l'échelle microscopique ?

<p>Elles sont presque toujours élastiques. (D)</p> Signup and view all the answers

La formulation de la 2ème loi de Newton liée aux forces se traduit par ?

<p>F = dp/dt. (D)</p> Signup and view all the answers

La force de réaction sur la balle dépend principalement de quel facteur ?

<p>La durée de l'impact. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'objectif principal de la résolution de problèmes en mécanique selon le chapitre 15?

<p>Appliquer les lois de conservation après analyse des forces (A)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi est-il important de ne pas débuter par 'chercher la formule' lors de la résolution de problèmes?

<p>Il faut d'abord comprendre la situation et utiliser l'intuition (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle hypothèse est correcte concernant l'expérience de la population humaine sautant en même temps?

<p>La masse de la Terre est beaucoup plus grande que celle de la population (A)</p> Signup and view all the answers

Comment la vitesse de la Terre serait-elle impactée par le saut de toute la population humaine?

<p>Elle resterait inchangée en raison des lois de conservation (C)</p> Signup and view all the answers

Quel principe de conservation est essentiel lors de l'analyse du mouvement de la Terre lors du saut de la population?

<p>Conservation de la quantité de mouvement (B)</p> Signup and view all the answers

Quel type de mouvement est impliqué lorsque la population humaine saute?

<p>Mouvement uniformément accéléré (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle valeur de hauteur a été considérée pour l'expérience de saut?

<p>50 centimètres (B)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle joue l'intuition dans la résolution de problèmes de mécanique?

<p>Elle aide à évaluer les forces et les mouvements instinctivement. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation est vraie concernant les collisions élastiques?

<p>L'énergie cinétique est conservée. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le résultat de la conservation de la quantité de mouvement dans une collision inélastique?

<p>m1v1 + m2v2 = (m1 + m2)v' (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle expression est utilisée pour définir la vitesse après une collision élastique?

<p>v' = (m1 - m2)v1 + 2m2v2 / m1 + m2 (C)</p> Signup and view all the answers

Dans une collision inélastique, fonctionne-t-il toujours les principes suivants?

<p>Conservation de la quantité de mouvement (D)</p> Signup and view all the answers

Quels facteurs influent sur l'énergie cinétique d'un objet?

<p>La masse et la vitesse de l'objet (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre l'énergie cinétique et la vitesse?

<p>Elle dépend du carré de la vitesse. (B)</p> Signup and view all the answers

Lors d'une collision élastique entre deux objets de masses égales et au repos, quel est le résultat de leur vitesse?

<p>La vitesse de l'un devient nulle. (C)</p> Signup and view all the answers

Dans une collision élastique, quelle est la relation correct entre les vitesses avant et après la collision?

<p>v1' = v2 et v2' = v1 (D)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi l'énergie cinétique n'est-elle pas conservée dans une collision inélastique?

<p>Parce qu'il y a une dissipation d'énergie pendant la collision. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la formule correcte pour la conservation de la quantité de mouvement dans une collision élastique?

<p>m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' (B)</p> Signup and view all the answers

Quelles conditions doivent être remplies pour qu'une collision soit considérée comme élastique?

<p>L'énergie cinétique et la quantité de mouvement sont conservées. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel facteur diminue l'importance de la proportion transmise lors d'une collision?

<p>La diminution de la vitesse au carré. (C)</p> Signup and view all the answers

Lors d'une collision entre deux objets, que représente la quantité de mouvement?

<p>Le produit de la masse et de la vitesse. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment se comporte la quantité de mouvement lors d'une collision inélastique?

<p>Elle est toujours conservée. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Étape 1 : Comprendre la situation

La première étape dans la résolution de problèmes de physique est de bien comprendre la situation et d'y appliquer les connaissances théoriques et pratiques.

Étape 2 : Schéma du système

Une représentation schématique est essentielle pour visualiser les forces en jeu, les symétries éventuelles, et pour comprendre comment le système se comporterait dans des conditions extrêmes.

Rôle de l'intuition

L'intuition est un outil précieux en physique. Elle aide à comprendre les phénomènes et à formuler des hypothèses.

Conservation de l'énergie mécanique

La conservation de l'énergie mécanique est un principe fondamental en physique. Elle stipule que l'énergie totale d'un système reste constante.

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Conservation de la quantité de mouvement

La conservation de la quantité de mouvement est un autre principe fondamental en physique. Elle stipule que la quantité de mouvement totale d'un système reste constante.

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Mouvement uniformément accéléré

Le mouvement uniformément accéléré est un type de mouvement où la vitesse augmente de manière constante.

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Choc élastique

Un choc élastique est une collision où l'énergie cinétique du système est conservée.

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Choc inélastique

Un choc inélastique est une collision où l'énergie cinétique du système n'est pas conservée.

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Collision élastique

Une collision où l'énergie cinétique est conservée, comme une balle qui rebondit sur un mur.

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Collision inélastique

Une collision où l'énergie cinétique est dissipée, comme deux voitures qui entrent en collision et s'arrêtent.

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Composante inélastique

La capacité d'un objet à absorber l'énergie cinétique en se déformant, comme les voitures conçues pour absorber les impacts.

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Transfert d'énergie cinétique

Le transfert de l'énergie cinétique d'un objet à un autre lors d'une collision.

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Durée de la décélération

Le temps pendant lequel un corps change sa vitesse.

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Modification de la vitesse de la Terre

Changement de la vitesse de la Terre causé par un saut simultané de toute la population humaine.

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Moment d'inertie

Mesure de la résistance d'un objet à la rotation.

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Moment

Force qui provoque une rotation.

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Vitesse angulaire

Vitesse à laquelle un objet tourne.

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Accélération angulaire

Changement de la vitesse angulaire au fil du temps.

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Moment cinétique

Quantité de mouvement d'un objet en rotation.

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Énergie cinétique angulaire

Énergie cinétique d'un objet en rotation.

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Position angulaire

Position angulaire d'un objet en rotation.

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Troisième loi de Newton

La troisième loi de Newton stipule que lorsqu'un corps A exerce une force sur un corps B, le corps B exerce une force égale et opposée sur le corps A.

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Deuxième loi de Newton

La deuxième loi de Newton stipule que la force exercée sur un objet est égale au taux de variation de sa quantité de mouvement.

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Collision élastique pure

Une collision élastique est une collision où l'énergie cinétique totale du système est conservée avant et après la collision.

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Collision partiellement élastique

Une collision partiellement élastique est une collision où une partie de l'énergie cinétique est perdue pendant la collision.

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Collision purement inélastique

Une collision inélastique est une collision où l'énergie cinétique totale du système n'est pas conservée pendant la collision.

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Vitesse de rebond pour une collision élastique

La vitesse de rebond est la même que la vitesse d'arrivée.

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Vitesse de rebond pour une collision partiellement élastique

La vitesse de rebond est inférieure à la vitesse d'arrivée.

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Vitesse de rebond pour une collision inélastique

La vitesse de rebond est nulle.

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Conservation de l'énergie cinétique

La conservation de l'énergie cinétique implique que l'énergie cinétique totale du système avant et après la collision est la même.

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Collisions à l'échelle microscopique

Les collisions à l'échelle microscopique sont presque toujours élastiques car l'énergie est dissipée sous forme de rayonnement.

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Collisions et conservation de l'énergie cinétique

En l'absence de forces conservatrices, l'énergie cinétique n'est pas conservée lors d'une collision.

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Vitesse après collision

La vitesse des deux corps après une collision est la même et égale à la vitesse du centre de masse du système avant la collision.

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Transfert d'énergie maximal

Le transfert d'énergie lors d'une collision est maximal lorsque les masses des deux corps sont égales.

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Cas particulier : Masses égales

La vitesse après collision est égale à la moitié de la vitesse initiale de l'objet 1 lorsque m2 = m1.

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Vitesse du centre de masse

La vitesse du centre de masse est la vitesse du système après la collision.

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Quantité de mouvement

La quantité de mouvement d'un objet en mouvement est proportionnelle à sa masse et sa vitesse.

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Énergie cinétique

L'énergie cinétique est proportionnelle au carré de la vitesse d'un objet. Doubler la vitesse quadruple l'énergie.

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Énergie mécanique

La somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle d'un système.

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Dissipation d'énergie

L'énergie cinétique d'un système est perdue lors d'une collision inélastique, par exemple sous forme de chaleur ou de son.

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Collision parfaitement inélastique

Une collision où les deux objets se déplacent ensemble après l'impact.

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Collision parfaitement élastique

Une collision où les deux objets se séparent après l'impact, avec une conservation de la quantité de mouvement et de l'énergie cinétique.

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Formule de la vitesse finale en collision parfaitement inélastique

La vitesse finale (v') d'un système de deux objets après une collision parfaitement inélastique est calculée en utilisant cette formule.

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Formule de la vitesse finale en collision parfaitement élastique

La formule utilisée pour calculer la vitesse finale (v1', v2') d'un système de deux objets après une collision parfaitement élastique.

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Cas particulier de collision parfaitement élastique

Lors d'une collision parfaitement élastique entre deux objets de masses égales, si l'un est initialement au repos, l'autre rebondit avec sa vitesse initiale et l'autre part avec la vitesse initiale du premier.

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Coefficient de restitution

Les collisions inélastiques impliquent une perte d'énergie cinétique. La proportion d'énergie cinétique perdue est appelée coefficient de restitution.

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Valeur du coefficient de restitution

Le coefficient de restitution est une valeur entre 0 et 1. Plus la valeur est basse, plus la collision est inélastique.

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Study Notes

Chapitre 15 - Mécanique VI : Résolution de problèmes et collisions

  • Le chapitre porte sur la mécanique VI, focalisé sur la résolution de problèmes et les collisions.
  • Il est un module B1.1 du cours de physique générale.
  • Le professeur responsable est François Bochud.

Objectifs

  • Résoudre des problèmes de mécanique en utilisant les lois de conservation, après avoir analysé les forces et les moments en jeu.
  • Décrire les relations entre les grandeurs associées aux mouvements linéaires et angulaires.
  • Calculer la vitesse et l'énergie cinétique des objets lors de chocs purement élastiques ou inélastiques.

Résolutions de problèmes de physique

  • Ne pas commencer directement par chercher une formule.
  • S'imprégner de la situation et la confronter aux connaissances théoriques et pratiques.
  • L'intuition joue un rôle important.
  • Faire une représentation schématique des forces en jeu.
  • Identifier les symétries présentes.
  • Déterminer l'impact d'une masse plus grande ou d'un temps infini sur la situation.

Exemple de problème à résoudre

  • Les êtres humains pourraient-ils modifier le mouvement de la Terre en sautant simultanément ?
  • Hypothèses :
    • Toute la population humaine est rassemblée au même endroit.
    • La population saute en même temps à une hauteur de 50 cm.
  • Question : Quel serait l'effet sur la vitesse de la Terre ?

Hypothèses et modélisation

  • Masse de la Terre (m₁) est significativement plus grande que la masse de la population (m₂).
  • Le mouvement est uniformément accéléré (g).
  • La vitesse finale pendant la chute dépend de la hauteur (h).
  • Conservation de l'énergie mécanique (Emec = Epot + Ecin).
  • Conservation de la quantité de mouvement (p).
  • Modélisation du problème avec instant initial et instant final.

Conservation de la quantité de mouvement

  • La quantité de mouvement (p) de la Terre et de la population humaine reste égale avant et après la collision.

Type de grandeur

  • Tableau détaillé des quantités relatives au mouvement linéaire et angulaire (temps, position, quantités de mouvement, etc.).

Mouvement uniformément accéléré

  • Équations relatives au mouvement uniformément accéléré (x, v, a).

Résistance au changement du mouvement

  • Force (F = m a).

Plus d'exemples et de problèmes

  • Différents types de collision (élastique, partiellement élastique, inélastique).
  • Illustration de la dissipation d'énergie cinétique lors de la décélération d'un véhicule.
  • Exemple de la collision d'un objet lourd sur l'objet léger, et de la façon dont ceci peut concerner les événements de la vie de tous les jours (par exemple : chocs de balles de golf).
  • Un résumé des questions qui se posent.
  • Exemples de questions d'examen, notamment sur le sujet des collisions.

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Quiz Team

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Chapitre 15 Mécanique VI Résolution de problèmes PDF

Description

Cette quiz aborde les principes physiques fondamentaux concernant les collisions, y compris les collisions inélastiques et élastiques. Il explore l'importance des dispositifs de sécurité des véhicules, tels que les airbags, et discute des concepts comme l'énergie cinétique et le moment cinétique. Testez vos connaissances sur la dynamique et les effets des collisions dans différents contexts.

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