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Devoir surveillé n°1 – semestre 2 – Physique-chimie – 3e année collège, option française (modèle 1)

Contrôle surveillé original pour les élèves de 3e année collège (option française) sur les premières leçons du semestre 2 (mécanique, au programme de l'examen régional) : mouvement et repos, vitesse moyenne et distance d'arrêt, actions mécaniques, notion de force et sa représentation. Durée : 1 heure, noté sur 20.

Niveau3e année collège
MatièrePhysique-chimie
Semestresemestre 2
DevoirDevoir n° 1
Durée1 heure
Barèmesur 20
LeçonsMouvement et repos, Actions mécaniques, Notion de force
Programme MEN : Programmes et orientations pédagogiques de la physique-chimie au cycle secondaire collégial ; avec le Cadre de référence de l'examen régional 2025 – Physique-Chimie (CNEE), qui fixe le programme du semestre 2 de la 3e année : mécanique (mouvement et repos, actions mécaniques, notion de force, équilibre d'un corps soumis à deux forces, poids et masse) et électricité (loi d'Ohm, puissance, énergie) ; les matériaux relèvent donc du semestre 1

Devoirs modèles rédigés par l'équipe Wadifa Info, conformes au programme officiel, non officiels.

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Énoncé

Exercice 1 : restitution des connaissances (6 pts)

  1. Compléter les phrases :
    1. Un corps est en ...... ou au ...... par rapport à un autre corps appelé corps de ......
    2. La trajectoire est l'ensemble des ...... occupées par le corps pendant son mouvement.
    3. L'expression de la vitesse moyenne est ...... ; son unité dans le système international est ......
  2. Convertir : 72 km/h en m/s ; 15 m/s en km/h.
  3. Classer les actions mécaniques suivantes en actions de contact et actions à distance, puis en actions localisées et actions réparties : action d'un aimant sur un clou en fer ; action de la main sur la poignée d'une porte ; action de la Terre sur un ballon ; action du vent sur la voile d'un bateau.
  4. Citer deux effets d'une action mécanique.

Exercice 2 : mouvement, vitesse et sécurité routière (7 pts)

(a) Une voiture parcourt une distance d = 18 km sur une route rectiligne pendant une durée t = 15 min.

(b) On enregistre les positions d'un point M d'un vélo qui roule sur une route rectiligne, à intervalles de temps successifs et égaux τ = 0,5 s. Les distances entre positions successives sont données dans le tableau :

IntervalleM0M1M1M2M2M3M3M4M4M5M5M6
Distance (m)1111,522,5

(c) Un conducteur roule à 72 km/h et aperçoit soudain un obstacle à 50 m devant lui. Son temps de réaction est de 1 s et la distance de freinage à cette vitesse est de 40 m.

  1. Calculer la vitesse moyenne de la voiture en (a) en km/h puis en m/s.
  2. Préciser la nature du mouvement du vélo entre M0 et M3, puis entre M3 et M6. Justifier.
  3. Calculer la vitesse du vélo entre M0 et M3.
  4. Dans le cas (c) : calculer la distance de réaction, puis la distance d'arrêt. Le conducteur heurte-t-il l'obstacle ?
  5. À 54 km/h, la distance de freinage serait de 22,5 m. Calculer la distance d'arrêt dans ce cas, puis en déduire un conseil pour les conducteurs.

Exercice 3 : actions mécaniques et notion de force (7 pts)

Un enfant tire une caisse posée sur un sol horizontal à l'aide d'une corde horizontale tendue. On place un dynamomètre entre la corde et la caisse : il indique 30 N.

  1. Faire l'inventaire des actions mécaniques exercées sur la caisse et classer chacune (de contact ou à distance ; localisée ou répartie).
  2. Donner les caractéristiques de la force F exercée par la corde sur la caisse.
  3. Représenter cette force par un vecteur à l'échelle : 1 cm ↔ 10 N. Quelle est la longueur du vecteur ?
  4. Quel est le rôle du dynamomètre ? Quelle est l'unité de l'intensité d'une force dans le système international ?
Afficher le corrigé et le barème

Exercice 1 : restitution des connaissances

  1. (1) Un corps est en mouvement ou au repos par rapport à un autre corps appelé corps de référence (le mouvement et le repos sont relatifs). (2) L'ensemble des positions successives. (3) v = d/t ; unité : m/s.
  2. 72 km/h = 72000 m / 3600 s = 20 m/s ; 15 m/s = 15 × 3,6 = 54 km/h.
  3. Aimant sur le clou : à distance, répartie ; main sur la poignée : de contact, localisée ; Terre sur le ballon : à distance, répartie ; vent sur la voile : de contact, répartie.
  4. Mettre un corps en mouvement ou modifier sa trajectoire ou sa vitesse ; déformer un corps.

Barème : 1) 0,5 par phrase (1,5 pt) – 2) 0,5 par conversion (1 pt) – 3) 0,5 par action (2 pts) – 4) 0,75 par effet (1,5 pt).

Exercice 2 : mouvement, vitesse et sécurité routière

  1. t = 15 min = 0,25 h, donc v = d/t = 18/0,25 = 72 km/h ; v = 72/3,6 = 20 m/s.
  2. Entre M0 et M3 : distances égales pendant des durées égales, le mouvement est uniforme. Entre M3 et M6 : les distances augmentent pendant des durées égales, le mouvement est accéléré.
  3. v = M0M3 / (3τ) = 3/1,5 = 2 m/s.
  4. Distance de réaction : dR = v × tR = 20 × 1 = 20 m. Distance d'arrêt : dA = dR + dF = 20 + 40 = 60 m. Comme 60 m > 50 m, le conducteur heurte l'obstacle.
  5. 54 km/h = 15 m/s, donc dR = 15 × 1 = 15 m et dA = 15 + 22,5 = 37,5 m < 50 m : il s'arrête avant l'obstacle. Conseil : respecter les limitations de vitesse et rester vigilant, car la distance d'arrêt augmente avec la vitesse.

Barème : 1) 1 + 0,5 (1,5 pt) – 2) 0,75 + 0,75 (1,5 pt) – 3) 1 pt – 4) 0,5 + 1 + 0,5 (2 pts) – 5) 1 pt.

Exercice 3 : actions mécaniques et notion de force

  1. Action de la corde sur la caisse : de contact, localisée ; action de la Terre (attraction) sur la caisse : à distance, répartie ; action du sol horizontal sur lequel repose la caisse : de contact, répartie.
  2. Point d'application : point d'attache de la corde sur la caisse ; droite d'action : la droite horizontale confondue avec la corde ; sens : de la caisse vers l'enfant ; intensité : F = 30 N.
  3. Longueur du vecteur : L = 30/10 = 3 cm ; on le trace horizontal, à partir du point d'application, dans le sens de la corde (vers l'enfant).
  4. Le dynamomètre sert à mesurer l'intensité d'une force ; son unité est le newton (N).

Barème : 1) 1 par action (3 pts) – 2) 0,5 par caractéristique (2 pts) – 3) 1 pt – 4) 0,5 + 0,5 (1 pt).

Barème

Exercice 1 : restitution des connaissances6 pts
Exercice 2 : mouvement, vitesse et sécurité routière7 pts
Exercice 3 : actions mécaniques et notion de force7 pts
Total20 pts

Conseils de révision

  • Précise toujours le corps de référence avant de dire si un corps est en mouvement ou au repos.
  • Pour passer de km/h à m/s on divise par 3,6 ; de m/s à km/h on multiplie par 3,6.
  • Distance d'arrêt = distance de réaction + distance de freinage.
  • Une force a quatre caractéristiques : point d'application, droite d'action, sens, intensité.

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