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1 Navigation PY401os ( ) Collège École de Commerce PER Université Impressum Connecté sous le nom «Bernard Vuilleumier» (Déconnexion) Réglages Outils de travail Outils de travail Accueil Cours Collège Gymnase Lycée Physique PY401os 4 juin - 10 juin Examen de maturité. Physique OS Prévisualisation Navigation du test Terminer le test... Temps restant 3:59:01 Démarrer une nouvelle prévisualisation Vous pouvez prévisualiser ce test, mais s'il s'agit d'une tentative réelle, vous serez bloqué en raison de : Ce test n'est actuellement pas disponible Question 1 Noté sur 6,00 Une voiture de 1500 kg part de l'arrêt et roule sur une route horizontale. Elle subit deux forces horizontales, une force de traction constante T=2000 N et une force de frottement F frott =0.5v 2. La somme des forces verticales est nulle. Quelle distance la voiture a-t-elle franchie après 120 s? m Que vaut sa vitesse après 120 s? m/s Que vaut cette vitesse en km/h? km/h Quel temps lui faut-il pour franchir 400 m? s Que vaut sa vitesse lorsqu'elle a franchi ces 400 premiers m? km/h Quel temps lui faut-il pour franchir les 400 mètres suivants? s Que vaut le travail de la force de frottement sur les 400 premiers mètres kj Si la voiture se trouvait sur une route de pente constante et que les forces de traction et de frottement étaient les mêmes et toujours parallèles à la route, les résultats seraient car Question 2 Noté sur 12,00 Un premier pendule constitué d'une petite boule de masse m (assimilable à un point matériel) accrochée à un fil de longueur l et de masse négligeable est placé dans un champ de gravitation g et oscille. On repère sa position à l'aide de l'angle θ formé par le fil avec la verticale. On néglige toute force de frottement. 1. L'équation du mouvement du pendule, est 2. Pour des oscillations de faible amplitude, l'oscillation 3. Pour les petites amplitudes, la période dépend 4. Si le pendule se trouvait sur la Lune, la période serait 5. Pour un angle initial θ, on obtient une période T. Si on écarte le pendule de 2θ (< 15 ), la période 6. Pour une masse m, on obtient une période T. Si on double la masse, la période 7. Pour une longueur du fil l, on obtient une période T. Si on double la longueur, la période Un deuxième pendule est constitué d'une sphère homogène pleine de 261 g et de 4 cm de diamètre. Cette sphère est accrochée à une tige cylindrique homogène pleine de 100 cm de longueur et de 2 cm de diamètre dont la masse vaut 848 g. Il oscille et on néglige tout frottement. Le moment d'inertie de ce dispositif par rapport à l'axe de rotation vaut kg m 2 La période de ce deuxième pendule Que vaut la période d'un pendule semblable à ce deuxième pendule mais dont le moment d'inertie vaut 0.5 kg m 2 avec les conditions initiales suivantes θ(0) = 90 et θ'(0) = 0 rad/s. T = s Question 3 On lâche un objet d'une hauteur h en un lieu de latitude ϕ et on décrit son mouvement dans un référentiel lié à la Terre (référentiel en rotation). On utilise un modèle valide pour des altitudes h négligeables en regard du rayon terrestre r.

2 Noté sur 6,00 Onconsidère que l'accélération g, de composantes (g x, g y, g z ), est constante et on obtient les équations du mouvement suivantes: 1. x''(t) = g x + ω 2 r cos(ϕ) 2-2 ω cos(ϕ) y'(t) 2. y''(t) =g y + 2 ω sin(ϕ) z'(t) - 2 ω cos(ϕ) x'(t) 3. z''(t) = g z + ω 2 r cos(ϕ) sin(ϕ) + 2 ω sin(ϕ) y'(t) Dans ce référentiel, le principe d'inertie car Pour obtenir ces équations, si on néglige tout frottement, il faut et il suffit de La trajectoire de l'objet est Le point d'impact sur le sol se trouve Résolvez ces équations et calculez le déplacement: pour une hauteur h=400 m et une latitude ϕ=0 pour une hauteur h=400 m et une latitude ϕ=47 pour une hauteur h=400 m et une latitude ϕ=90 cm cm cm Question 4 Noté sur 6,00 On considère une particule de masse m = 1 (unités arbitraires) et de charge q = 1 se déplaçant à une vitesse dont les composantes valent v 0x = 0, v 0y = 1 et v 0z = 0 dans une région xyz de l'espace où règnent un champ magnétique constant dont les composantes valent B x = 1, B y = 0 et B z = 0 et un champ électrique constant dont les composantes valent E x = 0, E y = 0 et E z = 1. Au temps t = 0, la particule est à l'origine du système d'axes. Écrivez les équations du mouvement en langage Mathematica en utilisant les valeurs numériques de l'énoncé pour m, q, B x et E z et en optant pour la syntaxe la plus concise possible. Selon Ox : x''[t]== Selon Oy : y''[t]== Selon Oz : z''[t]== Résolvez ces équations puis dessinez la trajectoire pour 0 t 12 unités. Quelle trajectoire obtenez-vous? J'obtiens la trajectoire

3 Question 5 Une charge électrique ponctuelle q située en r 0 crée en r un champ électrique E(r) donné par (unités arbitraires) : Nature des grandeurs q est une grandeur r et r 0 sont des grandeurs E est une grandeur Interprétation de la loi Le membre de gauche de la loi se lit Le numérateur du membre de droite se lit Le dénominateur du membre de droite se lit reliant la charge et le point où règne le champ E élevé(e) au cube L'intensité du champ électrique lorsqu'on s'éloigne de la charge L'intensité du champ électrique à une distance r de la charge de la position de la charge L'intensité du champ électrique à une distance r de la charge est proportionnelle à Utilisation de la loi Une charge q placée en r 0 =(0, 0) crée en r un champ d'intensité E. Que vaut l'intensité du champ (exprimé à l'aide de E) : en r/3 en r/2 en 2r en 3r Question 6 Une charge électrique ponctuelle q située en r 0 crée en r un champ électrique E(r) donné par (unités arbitraires) : Dans le schéma ci-dessous, la flèche qui relie : l'origine du système d'axes à la charge q correspond à l'origine du système d'axes au point P correspond à la charge q au point P correspond à le point P à la charge q correspond à Question 7 Trois charges, q 1, q 2 et q 3 donnent lieu aux lignes de champ suivantes :

4 Donnez le signe de chacune de ces charges. Cas 1 : q 1 est q 2 est q 3 est Cas 2 : q 1 est q 2 est q 3 est Cas 3 : q 1 est q 2 est q 3 est Cas 4 : q 1 est q 2 est q 3 est Classez les charges par ordre décroissant (de la plus grande en valeur absolue, à la plus petite) Cas 1 : Cas 2 : Cas 3 : Cas 4 : Question 8 Le potentiel électrique ne peut être défini que si les tensions circulaires sont nulles. Sélectionnez une réponse : Vrai Faux Question 9 Vous mesurez le courant I qui traverse le filament d'une petite ampoule en fonction de la tension U à laquelle elle est soumise et vous obtenez le graphique suivant : Noté sur 3,00 La résistance du filament Donnez la valeur de la résistance du filament : résistance du filament lorsque U = 0 V, R = résistance du filament lorsque U = 6 V, R = Ω Ω

5 Sachant que la température du filament vaut 20 C lorsque U = 0 V et que le coefficient de température de la résistivité du filament vaut α = K -1, calculez la température T du filament, en degré centigrade ( C) et en kelvin (K) lorsque U = 6 V. température en degré celsius lorsque U = 6 V, T = C température en kelvin lorsque U = 6 V, T = K Question 10 On compare un oscillateur harmonique mécanique (masse m accrochée à un ressort de raideur k) soumis à une force de frottement proportionnelle à la vitesse (de grandeur F = µx') à un circuit électrique comportant une bobine d'inductance L, un condensateur de capacité C et une résistance R. l'énergie cinétique de l'oscillateur mécanique correspond à l'énergie potentielle élastique de l'oscillateur mécanique correspond à la dissipation d'énergie due à la force de frottement correspond à Question 11 Les oscillations d'un circuit RLC donnent lieu à des échanges d'énergie. La bobine emmagasine de l'énergie magnétique et le condensateur stocke de l'énergie électrique. Lors de ces échanges, la résistance dissipe sous forme de chaleur une partie de l'énergie échangée entre la bobine et le condensateur. Au temps t = 0, le condensateur est chargé positivement et le courant dans le circuit est nul. L'énergie électrique L'énergie disponible (électrique + magnétique) L'énergie dissipée L'énergie magnétique Question 12 La loi d'ampère : permet de déterminer le sens des vecteurs associés aux éléments de surface permet de trouver le pôle qui se trouve à l'intérieur d'une surface fermée permet de déterminer la valeur du champ magnétique grâce à la donnée des courants électriques dans des problèmes à haute symétrie est l'équivalent pour le champ d'induction du théorème de Gauss lie la circulation du champ magnétique sur une courbe fermée aux courants qu'elle enlace

6 Question 13 La loi de Gauss relative au champ d'induction : utilise la notion de flux permet de trouver la charge qui se trouve à l'intérieur d'une surface fermée affirme que le flux d'induction à travers une surface fermée est toujours nul signifie qu'il n'y a ni source ni puits pour le champ d'induction permet de déterminer le sens des vecteurs associés aux éléments de surface Question 14 La loi de Lenz-Faraday : permet de déterminer le sens des vecteurs associés aux éléments de surface utilise la notion de flux signifie qu'il n'y a ni source ni puits pour le champ d'induction lie la variation de flux d'induction à la tension induite permet de trouver la charge qui se trouve à l'intérieur d'une surface fermée Question 15 La tension le long d'une courbe fermée est proportionelle : Veuillez choisir une réponse : au flux du champ d'induction à travers cette courbe à la résistance du conducteur à l'inverse de la résistance du conducteur à la vitesse de variation du flux d'induction à travers cette courbe au temps Question 16 Le potentiel ne peut être défini que si les tensions sont indépendantes des chemins. Sélectionnez une réponse : Vrai Faux Question 17 À travers différentes surfaces ayant le même bord, le flux d'induction est le même. Sélectionnez une réponse : Vrai Faux Question 18 On appelle flux d'induction à travers une courbe fermée : Veuillez choisir une réponse : la circulation du vecteur champ magnétique le long de cette courbe le produit scalaire du vecteur champ et du vecteur déplacement défini par la courbe le flux à travers n'importe quelle surface ayant cette courbe pour bord Question 19 On approche d un solénoïde fixe, fermé sur lui-même, un solénoïde de même axe, parcouru par un courant :

7 le solénoïde fixe sera le siège d'une tension induite le flux du champ d'induction du solénoïde mobile à travers le solénoïde fixe est nul un champ d'induction sera créé dans le solénoïde fixe le solénoïde fixe créera un champ d'induction répulsif pour le solénoïde mobile le solénoïde fixe créera un champ d'induction attractif pour le solénoïde mobile le solénoïde fixe sera le siège d'un phénomène d'auto-induction Question 20 Un proton se déplace à la vitesse β=0,987. Que vaut son énergie cinétique? N'oubliez pas d'indiquer l'unité! Réponse : Question 21 Un proton se déplace à la vitesse β=0,032. Que vaut son énergie totale? N'oubliez pas d'indiquer l'unité! Réponse : Question 22 Une particule instable dont la masse vaut 4500 MeV/c 2 se désintègre en deux fragments dont les masses valent respectivement m 1 = 2302 MeV/c 2 et m 2 =1233 MeV/c 2. Que vaut la vitesse β = v/c de chaque fragment si le premier a une vitesse négative (part vers la gauche) et le second une vitesse positive (part vers la droite)? β 1 = β 2 = Question 23 Un accélérateur de particules produit des positons (anti-électrons) dont l'énergie cinétique vaut 0,3 MeV. Déterminez la vitesse de ces particules. Réponse : Suivant Documentation Moodle pour cette page Connecté sous le nom «Bernard Vuilleumier» (Déconnexion) PY401os

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