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1 Numéro : /20 SUJET D EXAMEN Année universitaire Classe : Aéro-1 Type d examen : PARTIEL BACHELOR Matière : Physique générale 1 Code matière : BPh 11 BACHELOR Date : 23 janvier 2019 Horaire : Durée : 2 h Enseignant : Bouguechal Documents autorisés : NON Calculatrices autorisées : Calculatrice NON programmable autorisée. CADRE RÉSERVÉ A L ENSEIGNANT : Si au cours de l épreuve, vous repérez ce qui vous parait être une erreur ou un oubli dans l énoncé, vous le signalez clairement dans votre copie et vous poursuivez l examen en proposant une solution. Le barème est donné à titre indicatif. Rédigez directement sur la copie. Il sera tenu compte du soin apporté à la rédaction. Exercice1: /1.50 Exercice2: /4.00 Exercice3: /3.00 Exercice4: /4.00 Exercice5: /4.00 Exercice6: /4.00 CADRE RÉSERVÉ A L ETUDIANT(E) : Merci de compléter ce cadre et votre numéro en haut de page à gauche : NOM : Prénom : Classe : IPSA Partiel de physique I Bachelor. 23 janvier /13

2 Exercice 1 : CHOC ET QUANTITE DE MOUVEMENT ( 1.5 points ) Deux boules A et B sont mobiles sans frottement sur un plan. La boule B, initialement au repos, est heurtée par la boule A dont la vitesse est v. Après le choc chaque masse fait un certain angle avec la trajectoire incidente. A. Dans le référentiel du laboratoire, le vecteur-quantité de mouvement total se conserve dans le cas d un choc : 1. uniquement élastique 2. uniquement mou 3. uniquement frontal 4. quelque soit sa nature 5. aucune réponse B. Dans le référentiel du laboratoire, le mouvement du barycentre des deux masses est un mouvement : 1. quelconque 2. constant 3. rectiligne décéléré 4. rectiligne uniforme 5. aucune réponse C. Le référentiel barycentrique est un référentiel 1. non galiléen 2. galiléen 3. fixe 4. uniforme 5. aucune réponse D. Dans le référentiel barycentrique, le vecteur quantité de mouvement total : 1. varie 2. est toujours nul 3. varie 4. dépend de la nature du choc. 5. aucune réponse E. Dans le référentiel barycentrique, le vecteur quantité de mouvement total se conserve dans le cas d un choc : 1. uniquement élastique 2. uniquement mou 3. uniquement frontal 4. quelque soit sa nature 5. ne se conserve pas F. Les deux boules A et B de l énoncé ci-dessus après le choc sont, par rapport à la trajectoire incidente : 1. du même coté 2. de part et d autre 3. sur la trajectoire incidente 4. aucune importance 5. aucune réponse G. Lors du choc les deux boules A et B, les forces vérifient le principe de : 1. l inertie 2. l interaction 3. la conservation de l énergie 4. aucun principe 5. aucune réponse H. La conservation de la quantité de mouvement suffit pour résoudre un problème de choc 1. oui 2. non 3. des fois 4. cela dépend 5. aucune réponse I. La variation de la quantité de mouvement par rapport au temps d un mobile permet de déterminer : 1. la force 2. la vitesse 3. l énergie cinétique 4. la quantité de mouvement 5. aucune réponse IPSA Partiel de physique I Bachelor. 23 janvier /13

3 Cochez la ou les bonne(s) cases. Aucune case cochée : note = 0. EXERCICE A 0.25 B 0.25 C 0.25 D 0.25 E 0.25 F 0.25 G 0.25 H 0.25 I 0.50 IPSA Partiel de physique I Bachelor. 23 janvier /13

4 COORDONNEES CARTESIENNES ET POLAIRES Exercice 2 : COORDONNEES CARTESIENNES ET POLAIRES ( 4.0 points ) COORDONNEES CARTESIENNES (DANS L ESPACE) COORDONNEES POLAIRES Ecrire les vecteurs de base Ecrire les coordonnées d un point M Ecrire le vecteur position Vecteur vitesse 0.5 Vecteur accélération 0.5 Vecteur élément de longueur 0.5 Eléments de surface 0.5 Formule de passage 0.5 Vous pouvez rédiger ici vos calculs (ce n est pas une obligation). IPSA Partiel de physique I Bachelor. 23 janvier /13

5 Exercice 3 : CHOC DE DEUX PARTICULES DANS LE REFERENTIEL DU LABORATOIRE ( 3.0 points ) Deux particules A et B, de masses ma et mb= 2mA, supposées ponctuelles, sont mobiles sans frottement sur un plan. La particule B, initialement au repos, est heurtée par la particule A dont la vitesse est VA. Après le choc, les trajectoires des particules A et B sont respectivement à α = 45 et à β = 45 de la trajectoire incidente. On appellera V A et V B la vitesse des particules A et B après le choc a) Faire un schéma clair avec toutes les données. Avant et Après le choc. b) Ecrire la loi de conservation du vecteur quantité de mouvement en fonction des données. c) Etablir la formule des vitesses V A et V B des particules A et B après le choc en fonction de VA. d) Etablir la formule de l énergie cinétique totale avant le choc en fonction ma et VA. e) Etablir la formule de l énergie cinétique totale après le choc en fonction de ma et VA. f) Déterminer le pourcentage de l énergie cinétique perdue pendant le choc. Conclusion. IPSA Partiel de physique I Bachelor. 23 janvier /13

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8 Exercice 4 : DETERMINATION D UN CENTRE DE MASSE ( 4.0 points ) Afin de déterminer le centre de masse d un petit avion, on le modélise par le schéma de la figure ci-dessous. Les longueurs sont mesurées en mètre, la masse de chaque aile est égale à 100 kg et la masse du fuselage est de 500 kg. Le centre de masse de chaque partie est représenté par un point blanc. y(m) B A C x(m) On rappelle la formule du centre de masse dans le cas d une répartition discrète. OG = n m i OM i=1 n i=1 m i 1) Donner les coordonnées de chaque partie de l avion. 2) Déterminer le centre de masse G de l avion. 3) Représenter le centre de masse G sur la figure. IPSA Partiel de physique I Bachelor. 23 janvier /13

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10 Exercice 5 : TRAVAUX DE FORCES ET RESSORTS ( 4 points ) Un cube de masse m, assimilable à un point matériel, est relié à un ressort de constante de raideur k et peut glisser sans frottements sur un plan horizontal. A l équilibre le ressort n est pas allongé et l abscisse du cube est nulle. u y 0 x u x a) Donner l expression des vecteurs-force appliqués au cube de masse m à l équilibre dans la base cartésienne et les représenter sur la figure ci-dessus. b) Donner l expression générale du travail élémentaire δw d un vecteur force le long d un trajet élémentaire dl. c) Donner la valeur du travail du poids lorsque la masse se déplace de l origine jusqu à un point M d abscisse a. d) Donner l expression du travail de la force de rappel lorsque la masse se déplace de l origine jusqu à un point M d abscisse a. IPSA Partiel de physique I Bachelor. 23 janvier /13

11 Exercice 6 : EQUATION HORAIRE ( 4.0 points ) Un point M décrit une trajectoire dans un plan Oxy. Son mouvement est donné par les équations horaires suivantes : On utilise les unités du système international. t représente le temps. On rappelle que : cos 2 (x) + sin 2 (x) = 1. x = 7 cos (5 t) M { y = 7 sin (5t) 1) Déterminer l équation de la trajectoire y =f(x). 2) Quelle est la nature de la trajectoire. 3) Déterminer le vecteur vitesse. 4) Déterminer le vecteur accélération. 5) Quelle relation y a t il entre le vecteur-position et le vecteur accélération. IPSA Partiel de physique I Bachelor. 23 janvier /13

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