Mécanique et Matériaux

L'unité Edexcel IAL Physique 1 (dossier WPH11) est Mécanique et Matériaux : comment les objets se déplacent, ce que font les forces, comment la quantité de mouvement et l'énergie se comportent, et comment les matériaux solides et liquides répondent aux forces.

• Le dossier dure 1 heure 30 minutes, pour 80 points, toutes les questions sont obligatoires. Il combine des questions à choix multiples, des réponses courtes, des calculs et une ou deux réponses à développement long notées d'un astérisque (*).
• Au moins 32 des 80 points testent les mathématiques au niveau-2 : lecture de graphiques, réarrangement d'équations, trigonométrie et aires.
• Une liste de formules est imprimée à la fin du dossier. Apprenez ce que signifie chaque symbole et quand chaque équation est autorisée — la liste donne des formules, pas la compréhension.
• Utilisez $g = 9.81\ \text{m s}^{-2}$. Le dossier exige cette valeur ; l'utilisation de $g = 10$ peut faire perdre des points de précision. Donnez les réponses finales avec une unité et un nombre raisonnable de chiffres significatifs (généralement 2–3, correspondant aux données).

Un compteur de vitesse indique la vitesse à un instant donné ; un trajet peut toutefois cacher des arrêts et des accélérations. Cette unité remplace un seul nombre par une vue d'ensemble complète : graphes, vecteurs, forces, quantité de mouvement, énergie et résistance des matériaux.

• déplacement — variation de position en ligne droite, avec direction (un vecteur). distance — longueur totale du parcours (une grandeur scalaire, sans direction).
• vitesse vectorielle — taux de variation du déplacement. vitesse scalaire — taux de variation de la distance.
• accélération — taux de variation de la vitesse vectorielle : $a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}$, unité $\text{m s}^{-2}$.

Puisque le déplacement est la ligne droite reliant le point de départ à l'arrivée, un parcours courbe donne toujours une distance > magnitude du déplacement — l'examinateur demande précisément cette comparaison.

Lecture des graphes du mouvement

• Sur un graphe déplacement–temps, la pente représente la vitesse vectorielle. Une ligne courbe signifie une vitesse variable ; il faut prendre la pente d'une tangente au point considéré.
• Sur un graphe vitesse–temps, la pente correspond à l'accélération, et l'aire entre la ligne et l'axe temporel représente le déplacement. L'aire sous l'axe correspond à un déplacement négatif (mouvement vers l'arrière) ; la distance s'obtient en additionnant les valeurs absolues de toutes les aires.
• Sur un graphe accélération–temps, l'aire sous la ligne représente la variation de la vitesse vectorielle.
• Une accélération constante non nulle transforme un graphe déplacement–temps en parabole ; une ligne droite sur ce graphe signifie une accélération nulle.

Exemple résolu (style juin 2025). Une ligne de vitesse–temps monte linéairement de $1.8\ \text{m s}^{-1}$ à $t = 4\ \text{s}$ pour atteindre $5.0\ \text{m s}^{-1}$ à $t = 16\ \text{s}$.

• Données connues : deux $(t, v)$ paires sur la partie droite. Pourquoi : l'accélération est la pente d'un graphe vitesse–temps.
  $$a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$$
  $$a = \frac{5.0\ \text{m s}^{-1} - 1.8\ \text{m s}^{-1}}{16\ \text{s} - 4\ \text{s}} = \frac{3.2\ \text{m s}^{-1}}{12\ \text{s}} = 0.27\ \text{m s}^{-2}$$
• Vérification : la ligne monte doucement, donc une faible accélération est cohérente.

Les quatre équations suvat

Pour une accélération uniforme (accélération constante) en une dimension, avec $s$ déplacement, $u$ vitesse initiale, $v$ vitesse finale, $a$ accélération, $t$ temps :

• Choisissez l'équation contenant vos quantités connues et celle que vous cherchez — et évitez les inconnues. Pas de $t$ ? Utilisez $v^2 = u^2 + 2as$. Pas de $a$ ? Utilisez $s = \tfrac{(u+v)}{2}t$.
• Ces équations sont valables uniquement tant que l'accélération reste constante. Un graphe vitesse–temps courbe montre une accélération variable ; un graphe déplacement–temps courbe peut tout de même représenter une accélération constante.
• La chute libre est une accélération uniforme avec $a = g = 9.81\ \text{m s}^{-2}$ vers le bas (résistance de l'air négligeable).

Exemple résolu (déduire-comparer, juin 2025 Q13). Un ballon de basket est lancé depuis $1.7\ \text{m}$ au-dessus du sol avec une vitesse verticale initiale $5.1\ \text{m s}^{-1}$ vers le haut, et entre dans le panier en descendant à $2.1\ \text{m s}^{-1}$. Le panier est-il situé $3.0\ \text{m}$ au-dessus du sol ?

• Données connues : $u = +5.1\ \text{m s}^{-1}$, $v = -2.1\ \text{m s}^{-1}$ (le bas étant négatif), $a = -9.81\ \text{m s}^{-2}$. Cherché : la hauteur parcourue $\Delta s$. Aucun temps n'est donné, donc utiliser $v^2 = u^2 + 2a\Delta s$.
  $$v^2 = u^2 + 2a\Delta s \quad\Rightarrow\quad \Delta s = \frac{v^2 - u^2}{2a}$$
  $$\Delta s = \frac{(-2.1\ \text{m s}^{-1})^2 - (5.1\ \text{m s}^{-1})^2}{2 \times (-9.81\ \text{m s}^{-2})} = \frac{4.41 - 26.01}{-19.62}\ \text{m} = 1.1\ \text{m}$$
• Hauteur du panier $= 1.7\ \text{m} + 1.1\ \text{m} = 2.8\ \text{m} \neq 3.0\ \text{m}$, donc le panier n'était pas à la hauteur réglementaire. Dans une question « déduire si », la dernière marque n'est attribuée que lorsque la comparaison et la conclusion sont explicitées.

Expérience fondamentale 1 : mesurer $g$

Laisser tomber un objet et le mesurer : avec une porte lumineuse ou une vidéo à cadence connue, obtenir $s$ et $t$ (ou les vitesses en deux points) et appliquer une équation suvat. Plus propre : tracer $s$ en fonction de $t^2$ pour $s = \tfrac{1}{2}gt^2$ — une droite passant par l'origine avec une pente $g/2$. Une droite qui ne passe pas par l'origine révèle un décalage systématique, par exemple un décalage fixe dans la distance mesurée. Un retard de temporisation peut également fausser la relation ; une temporisation automatique réduit l'erreur de temps de réaction. Sur une photographie stroboscopique, l'objet se déplace pendant chaque flash. Un flash plus court produit une image plus nette et une plage de positions possibles plus réduite, diminuant l'incertitude sur la lecture de la distance si l'échelle et la résolution de l'image restent inchangées.

Un vecteur possède une grandeur et une direction (déplacement, vitesse, accélération, force, quantité de mouvement) ; un scalaire possède uniquement une grandeur (distance, intensité, travail, énergie). La notation vectorielle dans l'énoncé est une flèche au-dessus du symbole, $\vec{F}$.

Résolution et combinaison

• La résolution divise un vecteur en deux composantes perpendiculaires : la composante d'une force $F$ faisant un angle $\theta$ par rapport à une direction donnée est $F\cos\theta$ si $\theta$ est mesuré depuis cette direction, $F\sin\theta$ depuis la perpendiculaire. Choisir en dessinant le triangle rectangle, et non par habitude.
• La combinaison de deux composantes perpendiculaires reconstruit le vecteur : grandeur $R = \sqrt{F_x^2 + F_y^2}$, direction définie par $\tan\theta = F_y / F_x$.
• Combiner avant de carré. La résultante de $500\ \text{N}$ et $200\ \text{N}$ perpendiculaires est $\sqrt{500^2 + 200^2}\ \text{N}$, et non $\sqrt{500^2} + \sqrt{200^2}$.
• À tout angle, additionner des vecteurs en dessinant un diagramme à échelle (un triangle vectoriel, nez à queue) ou en résolvant d'abord chaque vecteur en composantes. En équilibre, le triangle vectoriel se ferme : $\vec{W} + \vec{T_1} + \vec{T_2} = 0$.

Exemple résolu. Une boîte repose sur un plan incliné formant un angle $\theta$ avec l'horizontale, son poids $W$ agissant verticalement vers le bas.

• Pourquoi : la direction du glissement est parallèle au plan, donc résoudre $W$ en composantes parallèles et perpendiculaires au plan.
  $$W_{\text{along}} = W\sin\theta \qquad W_{\text{perp}} = W\cos\theta$$
• À vitesse constante, la force résultante est nulle, donc la friction $F = W\sin\theta$ exactement. ($W\cos\theta$ agit vers l'intérieur du plan et est équilibrée par la force normale de contact.)

Mouvement de projectile

Un projectile en chute libre sous l'effet de la gravité subit deux mouvements indépendants : la vitesse horizontale reste constante (aucune force horizontale), la vitesse verticale change sous l'effet de $g$.

• Le temps de chute dépend uniquement du mouvement vertical. Deux balles quittant une table à des vitesses différentes — ou ayant des masses différentes — atterrissent après le même temps : la masse et la vitesse horizontale n'apparaissent pas dans $s = ut + \tfrac{1}{2}gt^2$.
• Méthode : résoudre la vitesse de lancement en $u_h = u\cos\theta$ et $u_v = u\sin\theta$ ; appliquer séparément les équations suvat pour chaque direction ; le temps relie les deux.

Exemple résolu (Janvier 2025 Q19). Un projectile est lancé à $500\ \text{m s}^{-1}$, $22^\circ$ au-dessus de l'horizontale, depuis $2.0\ \text{km}$ au-dessus de la mer. Montrer qu'il passe au-dessus d'un navire situé à $15\ \text{km}$ après environ $30\ \text{s}$.

• Données connues : $u$, $\theta$, distance horizontale $s_h$. Le mouvement horizontal présente une $a = 0$, donc utilisez $s_h = u_h t$.
  $$u_h = u\cos\theta = 500\ \text{m s}^{-1} \times \cos 22^\circ = 464\ \text{m s}^{-1}$$
  $$s_h = u_h t \quad\Rightarrow\quad t = \frac{s_h}{u_h} = \frac{15\,000\ \text{m}}{464\ \text{m s}^{-1}} = 32\ \text{s} \approx 30\ \text{s}$$
• La hauteur verticale à ce moment utilise $s_v = u_v t - \tfrac{1}{2}gt^2$ avec $u_v = u\sin\theta = 187\ \text{m s}^{-1}$ :
  $$s_v = 187\ \text{m s}^{-1} \times 32\ \text{s} - \tfrac{1}{2} \times 9.81\ \text{m s}^{-2} \times (32\ \text{s})^2 = 5\,984\ \text{m} - 5\,023\ \text{m} = 961\ \text{m}$$
  $$h = 2.0\ \text{km} + 0.96\ \text{km} = 3.0\ \text{km above sea level}$$
• Pourquoi une portée maximale existe : augmenter l'angle de lancement augmente $u_v$ (plus de temps dans les airs) mais diminue $u_h$ ; la portée $= u_h \times t$ atteint un maximum entre ces deux effets.

• Un schéma des forces ne représente que les forces agissant sur l'objet choisi — jamais les forces que l'objet exerce sur d'autres objets. Sur un corps étendu, le poids agit au centre de gravité.
• Première loi de Newton : une force résultante nulle signifie qu'il n'y a pas de changement de mouvement — au repos ou en mouvement rectiligne uniforme. Une vitesse constante ne signifie pas « aucune force » ; cela signifie que les forces sont équilibrées.
• Deuxième loi de Newton : $\sum F = ma$. La force résultante provoque l'accélération ; lister toutes les forces, choisir une direction positive, puis appliquer.
• Troisième loi de Newton : lorsque le corps A exerce une force sur le corps B, B exerce une force égale et opposée sur A. La paire agit sur des corps différents, est du même type de force et agit le long de la même ligne. Le poids d'un livre et la force normale de contact de la table ne forment pas une paire de la troisième loi : ils agissent sur le même corps.
• poids $W = mg$ ; intensité du champ gravitationnel $g = \dfrac{F}{m}$, donc $g = 9.81\ \text{N kg}^{-1}$.
• Vitesse terminale : lorsque l'objet en chute accélère, la traînée augmente jusqu'à ce que la traînée (+ poussée d'Archimède) égale le poids ; la force résultante est alors nulle et la vitesse cesse de changer. « Terminale » décrit l'équilibre des forces, pas une limite de vitesse inscrite dans la nature.

Exemple résolu (Juin 2025 Q11). Une force résultante de $4800\ \text{N}$ accélère un bateau à $0.31\ \text{m s}^{-2}$. Trouver le poids du bateau.

• Données connues : $\sum F$, $a$. Pourquoi : $\sum F = ma$ les relie à la masse ; $W = mg$ relie la masse au poids.
  $$\sum F = ma \quad\Rightarrow\quad m = \frac{\sum F}{a} = \frac{4800\ \text{N}}{0.31\ \text{m s}^{-2}} = 15\,500\ \text{kg}$$
  $$W = mg = 15\,500\ \text{kg} \times 9.81\ \text{N kg}^{-1} = 1.5 \times 10^{5}\ \text{N}$$
• Vérification : la réponse nécessite deux équations enchaînées ; l'unité est newtons, pas kilogrammes.

• quantité de mouvement $p = mv$, un vecteur, unité $\text{kg m s}^{-1}$.
• Conservation de la quantité de mouvement linéaire : lorsque la force externe résultante est nulle (ou son impulsion lors d'une interaction brève est négligeable), la quantité de mouvement totale avant un événement est égale à celle après. Attribuer des signes aux vitesses : choisir une direction comme positive et la conserver.
• La conservation de la quantité de mouvement découle des deuxième et troisième lois de Newton : les forces entre les deux corps sont égales et opposées, agissent pendant le même temps, donc les variations de quantité de mouvement sont égales et opposées.
• L'énergie cinétique n'est pas nécessairement conservée lors d'une collision ; la quantité de mouvement l'est toujours (dans un système isolé).

Exemple résolu (Juin 2025 Q10). Un train de masse $3m$ à la vitesse $v$ rencontre un wagon de masse $m$ à la vitesse $2v$ dans l'autre sens ; ils s'accouplent. Trouver la nouvelle vitesse.

• Données : masses, vitesses de sens opposés. Pourquoi : système isolé, donc conservation de la quantité de mouvement avec signes. Prendre la direction du train comme positive.
  $$p_{\text{before}} = p_{\text{after}}$$
  $$3m \times v + m \times (-2v) = (3m + m)\,V$$
  $$mv = 4mV \quad\Rightarrow\quad V = \frac{v}{4}$$
• Vérification : les quantités de mouvement s'annulent presque, donc une faible vitesse combinée dans la direction du train est cohérente.

• Le moment d'une force par rapport à un pivot est $\text{moment} = Fx$, où $x$ est la distance perpendiculaire entre le pivot et la ligne d'action de la force. Si la force agit sur le levier sous un angle $\theta$, utiliser la composante perpendiculaire $F\sin\theta$ ou la distance perpendiculaire — jamais les deux simultanément.
• Principe des moments : en équilibre, la somme des moments horaux = la somme des moments antihoraux (le moment résultant est nul).
• Un équilibre complet nécessite les deux : force résultante nulle et moment résultant nul. Une bascule avec des enfants de même masse placés à égale distance satisfait ces deux conditions ; si elle sont à des distances inégales, les forces se compensent mais pas les moments.
• Pour une poutre uniforme, le poids agit au centre géométrique.

Exemple résolu (Juin 2025 Q19). Un rail uniforme, de longueur $1.40\ \text{m}$ et de poids $95\ \text{N}$, est incliné à $42^\circ$ par rapport à l'horizontale, articulé à une extrémité. Un piston exerce une poussée de $160\ \text{N}$ sous un angle $18^\circ$ par rapport au rail, à une distance $0.37\ \text{m}$ du pivot. Quelle force perpendiculaire $F$ appliquée à l'extrémité de la poignée suffit pour soulever le rail ?

• Données : géométrie, deux forces, deux angles. Pourquoi : le soulèvement imminent correspond à un équilibre autour du pivot, appliquer le principe des moments avec les composantes perpendiculaires.
  $$\text{moment of piston} = (160\ \text{N} \times \sin 18^\circ) \times 0.37\ \text{m} = 18.3\ \text{N m}$$
  $$\text{moment of weight} = (95\ \text{N} \times \cos 42^\circ) \times 0.70\ \text{m} = 49.4\ \text{N m}$$
  $$18.3\ \text{N m} + F \times 1.40\ \text{m} = 49.4\ \text{N m} \quad\Rightarrow\quad F = \frac{49.4\ \text{N m} - 18.3\ \text{N m}}{1.40\ \text{m}} = 22\ \text{N}$$
• Si l'on tire verticalement depuis la poignée : sa distance perpendiculaire au pivot est inférieure à la longueur du rail, donc une force plus grande serait nécessaire pour générer le même moment.

• travail $\Delta W = F\Delta s$ lorsque la force est parallèle au déplacement ; si la force fait un angle $\theta$ avec le mouvement, seule la composante parallèle effectue du travail : $\Delta W = F\Delta s\cos\theta$.
• énergie cinétique $E_k = \tfrac{1}{2}mv^2$ — doubler la vitesse quadruple l'énergie.
• énergie potentielle gravitationnelle $\Delta E_{\text{grav}} = mg\Delta h$ près de la surface terrestre.
• Conservation de l'énergie : l'énergie se transfère ou se transforme, jamais créée ni détruite. Lors d'une chute avec traînée, $\Delta E_{\text{grav}}$ se convertit en $E_k$ plus le travail fourni contre la résistance de l'air ; à la vitesse terminale, $E_k$ est constante, donc tout l'$\Delta E_{\text{grav}}$ est dissipé par le travail contre la traînée.
• puissance $P = \dfrac{E}{t} = \dfrac{W}{t}$ — énergie transférée par unité de temps.
• rendement $= \dfrac{\text{useful energy output}}{\text{total energy input}} = \dfrac{\text{useful power output}}{\text{total power input}}$.

Exemple résolu (Juin 2025 Q14). Une voiture électrique de masse $1800\ \text{kg}$ roulant à $14\ \text{m s}^{-1}$ freine jusqu'à l'arrêt sur une pente, gagnant une hauteur de $0.76\ \text{m}$ ; la batterie récupère $45\ \text{kJ}$. Calculer le rendement du freinage.

• Données : $m$, $v$, $\Delta h$, gain de la batterie. Pourquoi : l'énergie totale fournie est celle extraite par les freins — énergie cinétique perdue moins l'énergie gravitationnelle que conserve la voiture grâce à son élévation finale.
  $$E_k = \tfrac{1}{2}mv^2 = \tfrac{1}{2} \times 1800\ \text{kg} \times (14\ \text{m s}^{-1})^2 = 1.76 \times 10^{5}\ \text{J}$$
  $$\Delta E_{\text{grav}} = mg\Delta h = 1800\ \text{kg} \times 9.81\ \text{N kg}^{-1} \times 0.76\ \text{m} = 1.34 \times 10^{4}\ \text{J}$$
  $$\text{efficiency} = \frac{\text{useful output}}{\text{total input}} = \frac{45 \times 10^{3}\ \text{J}}{1.76 \times 10^{5}\ \text{J} - 1.34 \times 10^{4}\ \text{J}} = 0.28$$
• Vérification : $0.28 < 1$ — obligatoire. L'erreur fréquente consiste à diviser par $E_k$ seul et à oublier la variation de hauteur.

• densité $\rho = \dfrac{m}{V}$. Pour une sphère, $V = \tfrac{4}{3}\pi r^3$.
• poussée d'Archimède = poids du fluide déplacé — le poids du fluide déplacé, pas son volume ni sa masse.
• Loi de Stokes : frottement visqueux sur une petite sphère à basse vitesse en écoulement laminaire est $F = 6\pi\eta rv$, avec $\eta$ la viscosité, $r$ le rayon, $v$ la vitesse. Elle n'est valable que pour les petites sphères se déplaçant lentement sans turbulence, et $\eta$ diminue lorsque le liquide se réchauffe dans cette expérience ; les gaz ne suivent généralement pas cette tendance.

Expérience fondamentale 2 : viscosité par méthode de chute de bille

Déposez une bille métallique dans un éprouvette graduée contenant le liquide. Attendez qu'elle atteigne sa vitesse terminale, puis chronométrez son parcours sur une distance marquée. À la vitesse terminale, les forces sont en équilibre : poids = poussée d'Archimède + frottement, donc

Vous avez besoin du rayon et de la masse (ou de la densité) de la bille, de la densité de l'huile, de la distance de chute et du temps. L'huile chaude est moins visqueuse, donc la bille tombe plus vite et le temps mesuré est plus court.

• Loi de Hooke : $\Delta F = k\,\Delta x$ tant que le matériau se comporte proportionnellement ; $k$ est la raideur (constante de raideur), soit la pente du graphique force–allongement.
• contrainte $\sigma = \dfrac{F}{A}$ (unité Pa), déformation $\varepsilon = \dfrac{\Delta x}{x}$ (sans unité), module de Young $E = \dfrac{\sigma}{\varepsilon}$. La contrainte et la déformation décrivent le matériau ; la force et l'allongement décrivent l'éprouvette.
• Sur un graphique force–allongement ou contrainte–déformation : la partie droite s'arrête au limite de proportionnalité ; au-delà de la limite élastique, l'éprouvette ne reprend plus sa longueur initiale (déformation élastique = elle revient ; déformation plastique = elle reste étirée) ; un matériau présentant un point d'écoulement distinct peut s'étirer considérablement avec peu d'augmentation de la force à ce point ; d'autres matériaux ductiles s'écoulent progressivement. Le point d'écoulement marque le début d'un écoulement plastique substantiel ; la contrainte de rupture est la contrainte au moment de la fracture.
• énergie élastique de déformation : $\Delta E_{\text{el}} = \tfrac{1}{2}F\Delta x$ pour un ressort linéaire — l'aire sous le graphique force–allongement. Pour un graphique non linéaire, estimez l'aire par des carrés. L'aire sous un graphique de chargement contrainte–déformation correspond au travail effectué par unité de volume, car $\dfrac{F}{A} \times \dfrac{\Delta x}{x} = \dfrac{F\Delta x}{V}$. Dans la zone élastique, celle-ci est stockée de manière récupérable comme énergie élastique de déformation ; le travail au-delà de la limite élastique n'est pas entièrement récupérable.

Exemple résolu (juin 2025 Q17b). Une corde de violon de longueur originale $0.750\ \text{m}$ et de rayon $0.85 \times 10^{-3}\ \text{m}$ s'étire jusqu'à $0.752\ \text{m}$ sous une tension de $36\ \text{N}$. Calculez le module de Young.

• Données connues : $F$, $x$, $\Delta x$, $r$. Pourquoi : $E = \sigma/\varepsilon$ nécessite la contrainte et la déformation ; la contrainte exige l'aire de la section transversale.
  $$A = \pi r^2 = \pi \times (0.85 \times 10^{-3}\ \text{m})^2 = 2.27 \times 10^{-6}\ \text{m}^2$$
  $$\sigma = \frac{F}{A} = \frac{36\ \text{N}}{2.27 \times 10^{-6}\ \text{m}^2} = 1.59 \times 10^{7}\ \text{Pa} \qquad \varepsilon = \frac{\Delta x}{x} = \frac{0.002\ \text{m}}{0.750\ \text{m}} = 2.67 \times 10^{-3}$$
  $$E = \frac{\sigma}{\varepsilon} = \frac{1.59 \times 10^{7}\ \text{Pa}}{2.67 \times 10^{-3}} = 6.0 \times 10^{9}\ \text{Pa}$$
• Vérification : le module d'un fil métallique est compris entre $10^{9}$ et $10^{12}\ \text{Pa}$ ; $6\ \text{GPa}$ se situe dans cette fourchette.

Expérience fondamentale 3 : module de Young d'un fil

Accrochez des masses connues à un long fil et mesurez l'allongement à l'aide d'un repère face à une règle ; conservez le fil long et les allongements faibles pour garantir la précision, ajoutez les charges par paliers dans la zone proportionnelle, et mesurez le diamètre à plusieurs endroits avec un micromètre. Ensuite, $E$ provient de la pente de la ligne contrainte–déformation, ou de $\sigma/\varepsilon$ calculée point par point dans la zone proportionnelle.

• Montrer chaque étape. « Utilisation de $F = ma$ » rapporte une marque avant l'apparition d'un nombre — écrire l'équation en symboles, puis substituer.
• Unités et $g$. Une unité manquante entraîne généralement la perte de la dernière marque ; $g = 10\ \text{m s}^{-2}$ peut faire perdre des points de précision ; les questions « démontrer que » nécessitent un chiffre significatif de plus que la valeur cible.
• Mots-clés : énoncer = une réponse courte et précise ; calculer/déterminer = des nombres avec le calcul détaillé et une unité ; déduire = le calcul suivi d'une conclusion comparée ; expliquer = des raisons physiques liées ; décrire = ce qui se produit, dans l'ordre.
• La réponse astérisque (*) est notée pour le raisonnement logique lié ainsi que pour le contenu : ordonner les points, puis les relier.
• La liste des formules se trouve à la fin — savoir où elle est pour ne jamais mémoriser ce qu'on peut consulter en deux secondes.

1. Sur un graphique vitesse–temps, que donnent la pente et l'aire ? — l'accélération ; le déplacement.
2. Quelle équation suvat permet de trouver une hauteur à partir de deux vitesses sans temps ? — $v^2 = u^2 + 2as$.
3. L'accélération horizontale d'un projectile en vol libre ? — zéro (seule la gravité agit, verticalement).
4. Un livre repose sur une table : son poids et la force normale de la table forment-ils une paire action-réaction de Newton ? — Non : elles agissent sur le même corps.
5. Deux chariots entrent en collision et restent collés. Quelle grandeur est toujours conservée ? — la quantité de mouvement totale (l'énergie cinétique n'est pas nécessairement conservée).
6. Une force appliquée à un angle par rapport à un levier : quelle distance entre dans le moment ? — la distance perpendiculaire du point d'appui à la ligne d'action.
7. Une voiture freine en montée : quelle est l'énergie d'entrée pour le rendement ? — l'énergie cinétique perdue moins l'énergie potentielle gravitationnelle gagnée.
8. La poussée d'Archimède est égale au poids de quoi ? — du fluide déplacé.
9. La loi de Stokes nécessite quelles trois conditions ? — petite sphère, faible vitesse, écoulement laminaire (et $\eta$ dépend de la température).
10. Sur un graphique contrainte–déformation, que représente la pente de la partie droite et l'aire sous celle-ci ? — le module de Young ; l'énergie de déformation élastique par unité de volume.