Annale Orthoptie

de 1000 tours par minute. Deux points A et B sont situés sur un même diamètre. La vitesse est en A de 50 km/h et en B de 75 km/h. 1. Quelle(s) est (sont) la ( les) distance(s) posible(s) entre A et B ? ( 25 mm ; 66 mm ; 125 mm ; 332 mm ; 417 mm ) 2. Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) exacte(s) pour l'accélération de A ?

( nulle, 833 m/s², 1450 m/s², le vecteur accélération a même direction et même sens que le vecteur vitesse, le vecteur accélération est perpendiculaire au vecteur vitesse)) corrigé vA : vitesse linéaire du point A ; vB : vitesse linéaire du point B ;  : vitesse angulaire ( rad/s) rA : distance de l'axe de rotation au point A ; rB : distance de l'axe de rotation au point A.  = vA / rA = vB / rB soit rB / rA = vB / vA =75/50 = 1,5 ; d'où rB = 1,5 rA .De plus  = vA / rA avec  = vA / rA =1000*2*3,14 / 60 = 104,7 rad/s et vA = 50/3,6 = 13,9 m/s d'où rA= vA / =13,9 / 104,7 = 0,132 mpar suite rB = 1,5 rA = 1,5*0,132 = 0,199 mrA - rB = 0,199-0,132 = 0,067 m proche 66 mm. accélération de A : La vitesse angulaire étant constante, le mouvement est circulaire uniforme : l'accélération est centripète, perpendiculaire à la vitesse et vaut : v²A / rAv²A / rA =v²A / [vA /]=vA = 50/3,6 * 104,7 = 1454 m/s². |

LoupeUne loupe correspond à une lentille mince convergente de vergence v=10 . Elle est tenue horizontalement. Un timbre est placé à 3 cm au dessous de la loupe. Quelle est la valeur ou la proposition exacte concernant la distance au dessus de la loupe ou se forme cette image nette de ce timbre ? ( 2,3 cm ; 4,3 cm ; 10 cm ; 13 cm ; aucune image nette ne peut être obtenue au dessus de la loupe avec ce montage )corrigé Utiliser la formule de conjugaison dans laquelle les grandeurs sont algébriques. v =1/ f = 1/ OA'-1/OA avec v = 10 et OA= -0,03 m ( objet à 3 cm au dessous de la loupe)1/ OA' = v+1/OA = 10 + 1/(-0,03) = -23,3 soit OA = -1/23,3 = -4,3 m = -4,3 cm.L'image est virtuelle, située du même coté que l'objet, donc sous la loupe.aucune image nette ne peut être obtenue au dessus de la loupe avec ce montage |

Puissance et vitesseSur une route horizontale, un véhicule roule à vitesse V constante. L'ensemble des forces de frottements équivaut à f= v² où  est un coefficient valant 1,22 SI. Quelle est la valeur ou la proposition exacte concernant la vitesse du véhicule, si la puissance fournie par le moteur est de 33 kW ? ( 30 km/h ; 69 km / h ; 108 km/h ; 130 km/h ; on ne peut répondre sans connaître la masse du véhicule )corrigé Le mouvement est rectiligne, horizontal, uniforme : donc la puissance fournie par le moteur compensent la puissance perdue par les frottements. Puissance ( W) = vecteur vitesse scalaire vecteur forceDans le cas des forces de frottements colinéaires à la vitesse mais de sens contraire, la puissance perdue vaut : -fv = -v3 = -1,22 v3.-1,22 v3 + 33000 = 0 soit v3 = 33000/1,22 = 2,7 104.Prendre la racine cubique : v = 30 m/s soit 30 *3,6 = 108 km/h. |

SatellitesParmi les satellites de Saturne, Janus est situé sur une orbite dont le rayon vaut 2,5 fois le rayon interne de Saturne et la période orbitale vaut 0,7 jour, et Encelade est situé sur une orbite dont le rayon vaut 4 fois celui de Saturne. Quelle est la valeur arrondie ou la proposition exacte concernant la période orbitale d'Encelade ? ( on ne peut la calculer sans connaître les masses de Saturne et d'Encelade ou de Janus ; 1,1 jour ; 1,4 jour ; 2 jours ; 14 jours )corrigé On note R le rayon de saturne ; rJ, le rayon de l'orbite de Janus soit rJ = 2,5 R ; rE, le rayon de l'orbite d'Encelade soit rE = 4 R On note TJ=0,7 jour, la période de janus et TE la période d'Encelade.Ecrire la 3ème loi de Kepler appliquée aux deux satellites de Saturne : T2/r3 = constante.TJ 2/rJ 3 =TE 2/rE 3 ; TE 2 = TJ 2 [rE /rJ ]3prendre la racine carrée : TE= TJ[rE /rJ ]1,5TE= 0,7*( 4/2,5)1,5 = 1,4 jour. |

Lance pierreUn lance pierre est constitué par une fourche en bois et un élastique assimilable à un ressort de raideur k=100 N/m. On étire l'élastique d'une longueur x= 20 cm pour lancer une pierre de masse m= 50 g. 1. Quelle est la vitesse ( arrondie) de la pierre lorsqu'elle quitte le lance pierre ? ( 9 m/s) ; 20 m/s ; 28 m/s ; 40 m/s ; 400 m/s) 2. La pierre a été lancée horizontalement d'une hauteur h= 1,5 m par rapport à un terrain plat horizontal, en absence de vent. On néglige la résistance de l'air. Quelle(s) est (sont) la ( les) proposition(s) exacte(s) lorsque la pierre touche le sol ?

a) La pierre est à une distance du lanceur comprise entre 4,5 m et 5 m .

b) La pierre est à plus de 20 m du lanceur.

c) La vitesse de la pierre est inchangée par rapport à sa valeur lors du lancer.

d) La vitesse de la pierre a augmenté d'environ 5,5 m/s par rapport à sa valeur lors du lancer.

e) La vitesse de la pierre vaut 5,5 m/s ( arrondie) corrigé L'énergie potentielle élastique ( ½kx²) est convertie en énergie cinétique ( ½mv²) ½kx²= ½mv² soit v²= k/m x² ; v = (k/m)½ x avec m = 0,05 kg et x = 0,2 mv = (100/0,05)½ * 0,2 = 9 m/s. Origine du repère : altitude du lancer Axe des abscisses horizontal ; axe des ordonnées vertical vers le bas.vecteur accélération : (0 ; g = 10)vecteur vitesse initiale ( 9 m/s ; 0 ) vecteur vitesse à une date t, primitive du vecteur accélération : ( 9 : gt= 10 t)vecteur position, primitive du vecteur vitesse : x = 9t ; y = 5t²trajectoire ( éliminer le temps entre les deux expressions précédentes) : y = 5x²/81 = 0,062 t².Lorsque la pierre touche le sol , y = 1,5 m d'où la date correspondante : 1,5 = 5 t² soit t = 0,55 spar suite , abscisse de l'impact au sol : x = 9*0,55 = 4,9 m [ a) vrai et b) faux ]vitesse de la pierre juste avant l'impact : vx = 9 m/s ; vy = 10*0,55 = 5,5 m/sv = [v²x +v²y ]½ = [9² + 5,5² ]½ =10,5 m/s [ c) faux ; d) faux ; e) faux] |

Décharge d'un condensateurQuelle(s) est (sont) la ( les) proposition(s) exacte(s) concernant la décharge d'un condensateur de capacité C à travers un conducteur ohmique de résistance R ?

a) La tension aux bornes du condensateur diminue de façon linéaire avec le temps. faux.b) La tension aux bornes du condensateur est une fonction exponentielle décroissante du temps. vrai.c) La décharge est plus rapide si la capacité C augmente.d) La décharge est plus lente si la résistance R augmente.e) Le produit RC correspond en dimension à un temps. vrai.corrigé La durée de la décharge est voisine de 5 RC : donc, à R constante, la durée de la décharge est plus grande ( plus lente) si C augmente. c) La décharge est plus rapide si la capacité C augmente. faux.donc, à C constante, la durée de la décharge est plus grande ( plus lente) si R augmente.d) La décharge est plus lente si la résistance R augmente. Faux. |

Physique Bordeaux 2007

Ondes mécaniques progressives.

Au cours d'un match de tennis, les spectateurs décident de faire une « hollà ». Le tour complet du cours est effectué en une minute.

Décrire la perturbation engendrée par les spectateurs. Par quoi est elle matérialisée ?

Il s'agit d'une onde sonore se propageant dans toutes les directions. Elle transporte de l'énergie mais pas de matière.

Pourquoi la « hollà » est elle une onde ? Est-elle transversale ou longitudinale ?

On observe la propagation d'une perturbation dans l'air : la perturbation est une variation de pression. L'onde sonore est longitudinale.

Quel est le milieu au sein duquel l'onde se propage ?

L'onde se propage dans l'air.

Sachant que la longueur moyenne du tour du stade au niveau des gradins est de 800 m, quelle est la célérité de l'onde ?

c = distance (m) / durée (s) = 800 / 60 = 13 m /s.

Ondes mécaniques progressives périodiques.

Entourer la ou les réponses vraies

A) Les ondes mécaniques progressives périodiques présentent une double périodicité en temps et en espace. Vrai.

B) La célérité de l'onde permet de relier la période temporelle et la période spatiale. Vrai.  = cT.

C) Un milieu est dit dispersif si la célérité des ondes qui s'y propagent ne dépend pas de leur fréquence. Faux.

Dans un milieu dispersif, la célérité dépend de la fréquence.

D) Si le milieu de propagation n'est pas dispersif, la célérité d'une onde ne dépend que des propriétés de ce milieu. Vrai.

E) Aucune réponse ci-dessus. Faux.

La lumière : modèle ondulatoire.

Entourer la ou les réponses vraies

A) Une radiation lumineuse peut se propager dans le vide ou dans un milieu matériel. Vrai.

B) La lumière émise par une source de lumière blanche est monochromatique. Faux.

Polychromatique : toutes les couleurs de l'arc en ciel