Vitesse, trajectoire et mouvement : exercices de sciences physiques en 3e – PDF gratuit à télécharger et imprimer

Convertis : a. 72 km/h en m/s ; b. 10 m/s en km/h ; c. 5 m/s en km/h ; d. 108 km/h en m/s ; e. 15 m/s en km/h.

Dis si chaque affirmation est vraie ou fausse et justifie.

a. La vitesse moyenne se calcule avec v = t ÷ d.
b. 1 m/s est égal à 3,6 km/h.
c. Un passager assis dans un train en marche est immobile par rapport au train.
d. Le mouvement d’un objet sur une trajectoire circulaire peut être uniforme.
e. Sur une chronophotographie, des positions de plus en plus proches correspondent à un mouvement ralenti.

1. Un sprinteur parcourt 100 m en 10,0 s. Calcule sa vitesse moyenne en m/s puis en km/h.
2. Un marathonien parcourt 42,195 km en 2 h 10 min. Calcule sa vitesse moyenne en km/h (au dixième) puis en m/s (au centième).

Calcule la distance parcourue : a. à 90 km/h pendant 20 min ; b. à 5 m/s pendant 2 min ; c. à 1,2 m/s pendant 15 min (en m puis en km).

1. Combien de temps faut-il pour parcourir 150 km à 80 km/h ? Donne le résultat en heures décimales, puis en h min s.
2. Un randonneur marche à 1,5 m/s. Combien de temps met-il pour parcourir 3 km ? Donne le résultat en s, puis en min et s.

Une balle roule sur un plan horizontal. Ses positions sont relevées toutes les 0,5 s (règle graduée en cm).

1. Quelle est la trajectoire ? Quelle est la nature du mouvement ? Justifie.
2. Calcule la vitesse de la balle en cm/s, puis en m/s.
3. Où se trouvera la balle à t = 4,0 s ?

Le graphique donne la distance parcourue par un cycliste en fonction du temps.

1. Décris les trois phases du mouvement.
2. Calcule la vitesse du cycliste pendant la première phase, puis pendant la troisième, en m/s et en km/h.
3. Calcule sa vitesse moyenne sur l’ensemble des 60 s.
4. Quelle distance a-t-il parcourue à t = 50 s ?

Un train roule à 90 km/h par rapport au sol. Un passager assis lit un livre. Un autre passager marche dans le couloir, vers l’avant du train, à 5 km/h par rapport au train.

1. Quelle est la vitesse du premier passager par rapport au train ? Par rapport au sol ?
2. Quelle est la vitesse du second passager par rapport au sol ?
3. Même question si le second passager marchait vers l’arrière du train.
4. Pourquoi dit-on que le mouvement est relatif ?

Un chariot est lâché sur un rail incliné. Ses positions sont repérées toutes les 0,5 s.

1. Quelles sont les positions du chariot à chaque instant ? (Lis la règle.)
2. Calcule la distance parcourue pendant chaque intervalle de 0,5 s.
3. Quelle est la nature du mouvement ? Justifie.
4. Calcule la vitesse moyenne sur toute la durée.

Sur une autoroute rectiligne, une voiture B roule à 130 km/h et se trouve à 200 m derrière une voiture A qui roule à 110 km/h dans le même sens.

1. Quelle est la vitesse de B par rapport à A ?
2. Au bout de combien de temps B rejoint-elle A (en secondes) ?
3. Quelle distance B a-t-elle parcourue par rapport au sol pendant ce temps ?

La distance de réaction est d_R = v × t_R. Le temps de réaction t_R d’un conducteur attentif est de 1,0 s.

1. Calcule d_R à 50 km/h et à 130 km/h.
2. Que devient d_R si le conducteur est fatigué et que t_R vaut 2,0 s ?
3. Pourquoi l’usage du téléphone au volant est-il dangereux ?

L’histogramme donne les distances de réaction (vert) et de freinage (orange) sur route mouillée, pour t_R = 1,0 s.

1. Lis d_R et d_F à 90 km/h.
2. Calcule la distance d’arrêt à 90 km/h puis à 130 km/h.
3. Un obstacle apparaît à 100 m devant une voiture roulant à 90 km/h sur route mouillée : y a-t-il collision ?
4. Sur route sèche, la distance d’arrêt à 90 km/h est de 70 m : de combien augmente-t-elle sur route mouillée ?

Un automobiliste parcourt d’abord 60 km en 45 min, puis 120 km en 1 h 15 min.

1. Calcule la vitesse moyenne de chaque étape.
2. Calcule la vitesse moyenne sur l’ensemble du trajet.
3. Est-elle égale à la moyenne arithmétique des deux vitesses ? Explique.

La lumière se propage dans le vide à la vitesse c = 3,0 × 10⁵ km/s. La distance Terre-Soleil est d’environ 1,5 × 10⁸ km et la distance Terre-Lune est d’environ 3,84 × 10⁵ km.

1. Calcule la durée que met la lumière du Soleil pour nous parvenir, en s puis en min et s.
2. Calcule la durée que met la lumière de la Lune pour nous parvenir (au centième de seconde).

Pendant un orage, on voit l’éclair puis on entend le tonnerre 6,0 s plus tard. Le son se propage dans l’air à 340 m/s ; on néglige la durée de propagation de la lumière.

1. À quelle distance l’éclair s’est-il produit ?
2. Quel temps sépare l’éclair du tonnerre si l’éclair est tombé à 1 020 m ?
3. Pourquoi peut-on négliger la durée de propagation de la lumière ?

La Station spatiale internationale se déplace à environ 7,66 km/s par rapport à la Terre sur une orbite quasi circulaire de longueur environ 42 600 km.

1. Exprime cette vitesse en km/h.
2. Calcule la durée d’un tour, en s puis en min (au dixième).
3. Combien de tours effectue-t-elle en 24 h ?

Un cycliste roule en ligne droite à vitesse constante.

1. Quelle est la trajectoire de la valve d’une roue dans le référentiel du vélo ?
2. Quelle est la trajectoire de la valve dans le référentiel du sol ? Décris-la.
3. Explique pourquoi la trajectoire dépend du référentiel.

Un enfant est assis sur un cheval de bois à 4,0 m de l’axe d’un manège. Le manège effectue un tour en 20 s à vitesse constante.

1. Quelle est la trajectoire de l’enfant dans le référentiel du sol ? De quel type de mouvement s’agit-il ?
2. Calcule la distance parcourue en un tour (longueur du cercle : 2 × π × R, avec π ≈ 3,14).
3. Calcule la vitesse de l’enfant en m/s puis en km/h.

Deux trains font le même trajet de 300 km. Le train A part à 8 h 00 et roule à 150 km/h. Le train B part à 8 h 30 et roule à 200 km/h.

1. Calcule la durée du trajet de chaque train et son heure d’arrivée.
2. Calcule les distances parcourues par A et B à 9 h 00.
3. Le train B rattrape-t-il le train A avant l’arrivée ? Justifie.

Une conductrice doit parcourir 480 km. Elle veut arriver en 5 h 30 min au total, pause de 30 min comprise. La vitesse est limitée à 90 km/h sur tout le trajet.

1. Calcule la durée de conduite disponible et la vitesse moyenne nécessaire.
2. Est-ce compatible avec la limitation ? Justifie par un calcul.
3. Propose une solution réaliste.