SELECTION D'ACCES A LA FORMATION DE MASSEUR-KINÉSITHÉRAPEUTE

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1 J ASSISTANCE tàk HÔPITAUX PUBLI QllE DE PARIS CENTRE DE LA FORMATION ET DU DÉVELOPPEMENT DES COMPÉTENCES SERVICE CONCOURS ET FORMATION DIPLÔMANTE SELECTION D'ACCES A LA FORMATION DE MASSEUR-KINÉSITHÉRAPEUTE EPREUVE DE PHYSIQUE Première partie (8 points) Deuxième partie (12 points) Notée sur 20 points DATE : Jeudi 03 mai 2012 Durée de l'épreuve: 1 Heure 1 - Les copies doivent être anonymes. Les noms, prénoms et numéro d'inscription doivent être inscrits dans la case prévue à cet effet. La partie gommée doit être repliée et collée. 2 - Sous peine d'annulation de la copie, aucun signe distinctif ne doit apparaître sur la copie (pas de surligneur, pas de signature, pas de couleur...) 3 - Les brouillons ne seront pas ramassés. 4 - Les calculatrices sont interdites.

2 PREMIÈRE PARTIE : QCM sur 8 points Cette partie comprend quatre exercices. Chaque exercice comporte quatre affirmations repérées par A, B, C, D. Il faut indiquer pour chacune d'entre elles, si elle est vraie (V) ou fausse (F). Toute réponse exacte rapporte 1 point, toute réponse inexacte entraîne le retrait de 1 point. L'annulation ou l'absence de réponse ne rapporte, ni ne retire de point. Exercice 1 On émet à l'aide d'un haut-parleur un signal sonore sinusoïdal qui se propage à la célérité v = 340 m s"1. La fréquence du signal est f = 425 Hz et on note X la longueur d'onde du signal. ^ A. X, f et v sont liés par la relation v = XI f. % B. La longueur d'onde est indépendante du milieu de propagation. C. Deux points situés à 40 cm l'un de l'autre dans la direction de propagation sont en phase. L'onde se réfléchit sur un obstacle situé à 34 m de la source. \. L'écho de Tonde est entendu 1 s après l'émission du signal. Exercice 2 On considère le circuit schématisé sur la figure ci-dessous, dans lequel E représente un générateur idéal de force électromotrice E et de résistance interne nulle. A t = 0 s, le condensateur est déchargé et on fait fonctionner le générateur. Ri R2 i,, A E r L A. La tension UAB admet comme expression : UAB ~E + Rji. WÊ- B. La constante T a pour expression : x = ( )-C. Ri +R2 il e _ M C. La loi donnant Î2(t) dans R2 en fonction du temps s'écrit i2(t) = - e t. à.... e 1^ D. La valeur limite de 12O) est i2 Hm = R,+R, 2

3 Exercice 3 La force électromotrice E de la génératrice d'un moteur à courant continu est égale à 100 V et sa résistance interne r à 5,0 Q. Le transfert de puissance au reste du circuit est P = 320W. Supposons que le circuit n'est constitué que de conducteurs ohmiques dont la résistance totale est R. A. L'intensité du courant électrique ne peut prendre qu'une seule valeur. B. L'intensité du courant électrique peut prendre deux valeurs : 4 A et 16 A. C. La résistance R du circuit admet comme valeur 20 Q. D. Le rendement du circuit est soit de 80% soit de 20%. Exercice 4 Un circuit électrique, composé selon le schéma ci-dessous, avec des résistances Ri, R2, R3, R4 de 40 Q chacune et une résistance R5 de 16 Q., est alimenté en courant continu par un générateur de résistance interne négligeable, et de force électromotrice E = 6 volts. ~ Ri,, v- R» c 1 R2 T ^ < R5 R3 * Soit I], L, I3, L les courants circulant respectivement dans les résistances Ri, R2, R3, R4 et I le courant circulant dans la branche du générateur et de la résistance R5. Ç A. La résistance équivalente à l'ensemble des résistances a pour valeur 20 Q. B. L = 0,06 A. C. I 2 = 13=0,03 A. / D. U4 la tension aux bornes de la résistance R4 a comme valeur 3,6 V. 3

4 DEUXIEME PARTIE : Les champs sur 12 points Ce problème comporte trois parties indépendantes dont l'objet est de traiter des différents champs. I Champ magnétique. 1. Plaçons une boussole horizontale au centre d'un solénoïde d'axe horizontal. Quand un courant électrique circule dans le solénoïde, l'aiguille de la boussole dévie de 20 vers l'est. En inversant le sens du courant, l'aiguille dévie de 70 vers l'ouest. Quelle est la valeur de l'angle entre l'axe du solénoïde et la direction nord-sud? 2. On démontre que la valeur du champ magnétique au centre d'une bobine de longueur L, comportant N spires de diamètre D et parcourue par un courant électrique d'intensité I est : _ B = u 0NI VD 2 + L 2 a. Que devient cette expression quand la longueur L est très grande devant le diamètre D? Quel dispositif connu retrouve-t-on? b. Que devient l'expression domiée lorsque D est très grand devant L? Exprimer le champ au centre d'une bobine plate en fonction de son rayon R, du nombre de spires N et de l'intensité électrique I dans la bobine. 3. On emboîte deux solénoïdes Si et S2, ayant respectivement ni et n2 comme nombre de spires par mètre, en faisant coïncider leurs axes. En branchant ces deux bobines en série et en faisant circuler un courant d'intensité I, on peut obtenir au centre du montage un champ magnétique de valeur Bo ou un champ magnétique de valeur 2BQ. Le champ magnétique terrestre est négligeable. Que vaut le rapport? II Champ de pesanteur. On considère une piste ABC constituée d'une partie AB rectiligne horizontale de longueur d, suivie d'une partie BC sous forme d'un arc de parabole d'équation y = ax2, l'extrémité C est telle que xc = +d. On lance un bloc de masse m, que l'on assimilera par la suite à un point matériel, à partir du point A avec un vecteur vitesse v A horizontal orienté selon le sens positif. + y c T -* mg a > X 4

5 On note R T + N la réaction de la piste sur le bloc où T (de norme T ) est la réaction tangentielle ou force de frottement solide et N (de norme N ) est la réaction normale. On rappelle que lorsque le bloc glisse sur la piste on a T = f N où/est le coefficient de frottement solide caractérisant la liaison blocpiste. On donne : m = 100 g ; f = 0,1 ; a = 0,05 m - 1 et g = 10 m s ~2. 1. Donner l'expression de T en fonction de f, m et g. 2. Quelle est l'expression de la vitesse minimale vmin à donner au bloc pour qu'il s'arrête tout juste en B? On lance le bloc à partir de A avec une vitesse initiale v0 > vmin et on néglige les frottements sur la partie BC de la piste. 3. Exprimer la vitesse v M du bloc au point M. On prend v0 = V3 m s Pour quelle valeur d0 de d le bloc arrivera-t-il au point C avec une vitesse nulle? III Champ gravitationnel. Un satellite artificiel de masse m, est placé sur une orbite circulaire, dans le plan de l'équateur, à une altitude h au dessus de la surface de la Terre de masse M (supposée sphérique de rayon R et homogène). La force de gravitation s'appliquant au satellite, dont la position par rapport au centre de la terre O est *., T., x GMm. _,,.. H H - _,n_n repérée par r, s écrit : F(r) = u r ou G est la constante de gravitation, r = r et u = r / r un r2 vecteur unitaire dirigé selon l'axe Terre/satellite et dans le sens Terre -» satellite. 1. Déterminer l'unité S.I. de la constante de gravitation G. On s'intéresse aux caractéristiques du mouvement de rotation du satellite (mouvement circulaire uniforme autour de la Terre). 2. Déterminer l'expression du vecteur accélération dans le système en fonction de la distance r et de la valeur de la vitesse du satellite v. 3. Déterminer l'expression de la vitesse à l'altitude h. La période de révolution de la Terre autour d'elle-même est To = 24 heures. 4. Déterminer l'expression de l'altitude hg d'une orbite circulaire occupée par un satellite qui paraît immobile à la verticale d'un observateur terrestre. On désigne par g(h) la valeur du champ de gravitation à l'altitude h et par go = 10 m s " sa valeur à la surface de la Terre. 5. Déterminer l'expression de g(h). Le professeur Boutroix se trouve dans un vaisseau spatial qui erre dans le cosmos, très loin de tout astre ou de toute planète. Le vaisseau n'a pas de hublots et les éventuels moteurs sont très silencieux. 6. Quelle impression les passagers ressentent-ils? Le pilote met alors en marche les réacteurs qui communiquent au vaisseau une accélération constante a = 2g.

6 7. Quels changements M. Boutroix éprouve-t-il et que peut-il conclure? M. Boutroix dans son vaisseau de masse m va se placer, entre la Terre et la Lune, en un point I tel que les forces de gravitation exercées sur tout objet placé en I se compensent. La distance entre les deux astres est notée d et HIL et m-r = 81 ITIL sont les masses respectives de la Lune et de la Terre. 8. Déterminer l'expression de la position exacte de ce point I en prenant le centre de la Terre comme origine.