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1 4 e ou NOM PRÉNOM ADRESSE POSTALE ADRESSE MAIL Olympiades de Physique 4 e et - Problèmes 2014 Page 1 sur 11

2 Problème 1 Les trois appareils suivants sont posés dans la même pièce et le liquide qu ils contiennent est du mercure (ρ = kg/m³). La pression atmosphérique est 101,3 kpa. g = 9,8 m/s² Quelles sont les pressions dans les récipients A, B et C? vide 20 cm A 20 cm B C 76 cm Olympiades de Physique 4 e et - Problèmes 2014 Page 2 sur 11

3 Solution du problème 1 Olympiades de Physique 4 e et - Problèmes 2014 Page 3 sur 11

4 Problème 2 Le schéma d une perforatrice de bureau est indiqué ci-dessous. Lorsqu on appuie sur l extrémité de la poignée, le poinçon vertical (en bleu) s enfonce et troue le papier. Dans le cas envisagé, la force F qui est exercée est verticale et vaut 20 N. Le poinçon est muni d un ressort qui se comprime sous l effet de la force F. Ce ressort a une constante d élasticité de 1800 N/m. a) Que vaut la force transmise au poinçon? b) Quelle est la compression du ressort? Remarque : Le poids de la poignée est considéré comme négligeable vis-à-vis de la force F 34 cm F 10 cm Olympiades de Physique 4 e et - Problèmes 2014 Page 4 sur 11

5 Solution du problème 2 Olympiades de Physique 4 e et - Problèmes 2014 Page 5 sur 11

6 Problème 3 Le montage ci-dessous est réalisé à l aide de trois résistances identiques de valeur R, capables de supporter sans «brûler» une tension maximale V appliquée entre leurs extrémités. Déterminer (a) la valeur de la résistance R AB entre les bornes A et B, (b) la valeur de la tension maximale V AB qui peut être appliquée entre les bornes A et B, sans que l une au moins des trois résistances ne brûle. Olympiades de Physique 4 e et - Problèmes 2014 Page 6 sur 11

7 Solution du problème 3 Olympiades de Physique 4 e et - Problèmes 2014 Page 7 sur 11

8 Problème 4 Lorsqu on déplace une source lumineuse ponctuelle le long de l axe principal d une lentille convergente (diamètre 6 cm, distance focale 12 cm), il se forme à deux reprises, sur un écran disposé à 30 cm de la lentille, un cercle C lumineux de même diamètre que celui de la lentille. A quelles distances d 1 et d 2 de la lentille, la source lumineuse doit-elle alors se trouver et quelle est parmi ces deux distances, celle pour laquelle le cercle observé est le plus lumineux? Olympiades de Physique 4 e et - Problèmes 2014 Page 8 sur 11

9 Solution du problème 4 Olympiades de Physique 4 e et - Problèmes 2014 Page 9 sur 11

10 Problème 5 Depuis la publication d'un traité par le savant italien Lazzaro Spallanzani, en 1765, les ricochets que font les pierres sur l'eau n'avaient fait l'objet d'aucune théorie scientifique. L'oubli a été réparé en février Voyez l'encadré ci-dessous extrait d'un article du magazine La Recherche en juin Prendre g = 9,8 m/s². a) retrouvez la formule manquante exprimant la vitesse minimale requise pour que la pierre ne coule pas (13 ème ligne du texte) et vérifiez le résultat donné dans le texte pour le galet de 50 g et de 2,5 cm de rayon. b) Lors d un ricochet, une pierre plate frappe l eau de telle manière qu il existe un angle entre le plan de cette pierre et l horizontale : c est l angle d attaque α. Pour α = 10, a = 5 cm et M = 100 g, une pierre lancée à 4 m/s perd une énergie de 0,2 J à chaque ricochet. Estimez le déplacement horizontal de la pierre dans l eau, pendant le 1 er ricochet. c) Après chaque ricochet, la même pierre qu en (b) s échappe de l eau avec une vitesse faisant toujours le même angle α = 10 avec l horizontale. L angle d attaque α est le même à chaque ricochet. Quel est le déplacement horizontal total de la pierre à partir du 1 er ricochet? Olympiades de Physique 4 e et - Problèmes 2014 Page 10 sur 11

11 Solution du problème 5 Olympiades de Physique 4 e et - Problèmes 2014 Page 11 sur 11

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