EXAMEN DE PHYSIQUE PHARMA-BIO-BIOMED JANVIER 2016 UMONS

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1 1) 5) ETIQUETTE ) 6) 3) 7) 4) 8) EXAMEN DE PHYSIQUE PHARMA-BIO-BIOMED JANVIER 016 UMONS Consignes : ne pas détacher les feuilles répondre uniquement dans les cadres prévus utiliser g = 10 m/s Justifiez toutes vos réponses - indiquez votre nom sur les feuilles de brouillon. Question 1 : L objet suivant est composé d un disque de masse m 1 = 1 kg et des masses ponctuelles m et m 3 valant 500g chacune et situées à 0,1 m du centre o du disque. Sachant que le moment d inertie total de cet objet par rapport à o est de 0,5 kgm, calculez le rayon du disque. o m m 3 0.1m 0.1m Le moment d inertie total du système est donné par mr 1. R 1 I mr m3r3 0,5. 0,1 0,5. 0,1 0,5 kgm D où R = 0,99 m.

2 Question : On lance une pièce de 3 g verticalement et vers le haut à la vitesse de 1 m/s. Elle quitte la main du lanceur à 1, m du sol. Après combien de temps atteint-elle le sol? Que vaut alors sa vitesse juste avant d atteindre le sol? La position de la pièce par rapport au temps (en fixant x=0 quand on est au sol) donne gt 10t x x0 v0t d où 01,1t. Il y a deux solutions à cette équation dont l une est à rejeter car elle est négative. Donc t 0,6 s. La vitesse est alors donnée par vv0 gt 5 m/s.

3 Question 3 : Une péniche, dont la masse à vide est de 100 tonnes, peut transporter au maximum un chargement de 300 tonnes dans l eau douce. Quelle masse pourrait-elle transporter dans l eau salée de la mer morte? Justifiez votre réponse. [la masse volumique de l eau de la mer morte vaut 1,4 g/cm 3 ] Dans l eau douce, lorsque la péniche est chargée au maximum (donc son volume est égal au volume immergé), la poussée d Archimède compense le poids total : eau peniche g V g d où 3 Vpeniche 400 m. Dans l eau de mer, si on suppose que le chargement maximal est de m, on a l équation m g V g d où eau salee peniche m 3 eau saleevpeniche kg.

4 Question 4 : Le diamètre de l artère brachiale est de 6 mm et le débit de sang y est de 5 cm 3 /s. L écoulement est-il laminaire ou turbulent? Lors de prise de tension sanguine, la compression de l artère ramène son diamètre à 1 mm. L écoulement est-il alors laminaire ou turbulent? Justifiez vos réponses. [la viscosité du sang vaut, Ns/m et sa masse volumique est de 1060 kg/m 3 ] Q R v Le débit suit la formule. Dans le premier cas, la vitesse moyenne est donc donnée par v Q 0,17 m/s. Le nombre de Reynolds R v R correspondant est donc NR donc l écoulement est laminaire. Dans le second cas, il faut réadapter les formules du dessus avec un Q v R diamètre de 1 mm. On a donc : v 6, 4 m/s et N R. R L écoulement est donc turbulent.

5 Question 5 : Un vaisseau spatial est en orbite autour de la planète X9Y63. Sachant que sa période de rotation est de 30 heures et que sa distance par rapport au centre de la planète est de km, calculez la masse de X9Y63. Le rayon de X9Y63 est de 1000 km, calculez la vitesse de libération correspondant à cette planète. [G = 6, m 3 kg -1 s - ] Le MCU réalisé par le vaisseau spatial est dû à la force de gravitation qui joue le rôle d une force centripète : v m R mm G R où m est la masse du vaisseau spatial, R est la distance entre le vaisseau et le centre de la planète, M la masse de la planète et R v 58 m/s est la vitesse du vaisseau, T la période de rotation du T vaisseau. On a donc M Rv G 5,08.10 kg. La vitesse de libération est donnée par GM v 603 m/s. R X9Y63

6 Question 6 : Un skieur arrive sur une piste horizontale à la vitesse de 36 km/h. A cause des frottements (de grandeur constante) entre ses skis et la neige, il s arrête après 0s. Quelle distance a-t-il parcouru? Que vaut le coefficient de frottement cinétique? L équation de vitesse du MRUA lors de l arrêt donne v0 0 vv0 a t d où a 0,5 m/s. La distance parcourue s en déduit alors t at x x0 v0t 100 m. Les forces de frottements cinétiques étant les seules forces à considérer pour la décélération, on a µ cmg ma d où µ c a/ g 0,05.

7 Question 7 : 1 mètre A m 3 mètres On considère la poutre homogène de masse m représentée ci-dessus. Elle repose sur un support et porte une masse m à son extrémité droite. Les masses sont exprimées en kg et les forces en N. Les affirmations suivantes sont-elles vraies ou fausses? Entourez la réponse correcte. Pour obtenir l équilibre, il faut placer une masse de,5m en A. Pour obtenir l équilibre, il faut placer une masse de m en A. A l équilibre, la réaction du support vaut 4,5m. A l équilibre, la réaction du support vaut 4m. A l équilibre, la réaction du support vaut 45m.

8 Question 8 : Une lentille sphérique mince en verre a une focale de +100 cm dans l eau. Quelle est sa focale dans l air? Où se formera l image d un objet placé à 50 cm à gauche de cette lentille quand on l utilise dans l eau et quand on l utilise dans l air? Est-elle réelle ou virtuelle? On sait que f air n lentille n lentille 1 1 feau neau nair n lentille n lentille d où fair feau 1 15,6cm. neau nair Dans l eau : q f d où q = -100 cm et l image est donc virtuelle. 50 eau Dans l air : q f d où q = 5 cm et l image est donc réelle. 50 air