Dix questions pour tester ta maîtrise du mouvement dans un champ uniforme : deuxième loi de Newton, chute libre, parabole, portée, champ électrique et déviation d’une particule chargée. Une seule réponse par question.
Questions répondues : 0/10 · Bonnes réponses : 0
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Un objet en chute libre dans le champ de pesanteur uniforme a une accélération…
Avec le seul poids, m a = m g : la masse se simplifie et a = g.
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Pour un projectile lancé avec v₀ sous l’angle α (sans frottement), la composante horizontale de la vitesse est…
Aucune force horizontale : aₓ = 0 donc vₓ = v₀ cos α à chaque instant.
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Quelle est la forme de la trajectoire d’un projectile sans frottement dans un champ uniforme ?
En éliminant t entre x(t) et y(t), on obtient y en fonction de x, polynôme du second degré.
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À vitesse initiale fixée, pour quel angle la portée (même hauteur de départ et d’arrivée) est-elle maximale ?
R = v₀² sin 2α ÷ g est maximale lorsque sin 2α = 1, donc α = 45°.
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Une tension de 200 V est appliquée entre deux plaques distantes de 4,0 cm. Quelle est la valeur du champ ?
E = U ÷ d = 200 ÷ 0,040 = 5,0 × 10³ V/m.
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Quel est le sens de la force électrique sur un électron placé dans un champ électrique E ?
F = qE avec q < 0 : la force est de sens opposé au champ.
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Pour un électron dans un champ E = 1,0 × 10⁴ V/m, quel est l’ordre de grandeur du rapport F ÷ P entre force électrique et poids ?
F ≈ 1,6 × 10⁻¹⁵ N et P ≈ 9 × 10⁻³⁰ N : le rapport vaut environ 2 × 10¹⁴.
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Au sommet de la trajectoire d’un projectile sans frottement, la vitesse vaut…
Seule la composante verticale s’annule au sommet ; la composante horizontale persiste.
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Quelle énergie cinétique acquiert un proton accéléré depuis le repos sous une tension de 1 000 V ?
E_c = |q| U = 1,60 × 10⁻¹⁹ × 1 000 = 1,60 × 10⁻¹⁶ J.
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Un projectile est lancé à 10 m/s sous 45° depuis le sol (g = 10 m/s²). Quelle est la portée ?
R = v₀² sin 90° ÷ g = 100 ÷ 10 = 10 m.
Les notions passées en revue dans ce QCM champ uniforme
- Deuxième loi de Newton et conditions initiales
- Équations horaires en chute libre
- Trajectoire parabolique, flèche et portée
- Champ électrique uniforme E = U/d
- Force électrique sur une particule chargée
- Déviation et accélération d’un électron
Le piège classique
Le piège classique : penser que la vitesse s’annule au sommet de la trajectoire alors que seule sa composante verticale est nulle. Autre erreur répandue : oublier que la force électrique sur un électron est opposée au champ, ou confondre la tension U en volts avec le champ E en V/m.
La bonne habitude
Commence toujours par un schéma avec le repère, les forces et les conditions initiales. Écris la deuxième loi, projette-la, puis intègre. Pour un condensateur, calcule d’abord E = U ÷ d, puis a = |q| E ÷ m, puis la durée de traversée L ÷ v₀ avant la déviation.
Questions fréquentes
Pourquoi néglige-t-on le poids d’un électron entre deux plaques ?
Parce que la force électrique est environ 10¹⁴ fois plus grande que son poids : ce dernier ne modifie pas la trajectoire de façon mesurable.
Pourquoi deux angles complémentaires donnent-ils la même portée ?
Parce que sin 2α = sin(180° − 2α) : la portée R = v₀² sin 2α ÷ g prend la même valeur pour α et 90° − α.
Le champ de pesanteur est-il vraiment uniforme ?
C’est une approximation valable sur de petites distances devant le rayon terrestre : sa direction et sa valeur varient très peu au voisinage du sol.