TS1 ET TS2 Devoir Surveillé de PHYSIQUE CHIMIE Vendredi 28 Septembre 2012 2 h remarque : PAS DE SPECIALITE POUR CE DS. La présentation sera soignée ; les résultats demandés encadrés. Tout résultat non justifié ne sera pas pris en compte. Chaque exercice sera rédigé sur une copie particulière Aucun sujet ne sera introduit dans les copies dont chaque feuille sera nominative. Les éventuels documents à compléter seront recopiés ou découpés et collés sur la copie. Incertitude de répétabilité : U = k u = k n-1 n CALCULS D INCERTITUDE incertitude de lecture pour taux de 95 % : U lec = 2 graduation 12 Incertitude de double lecture ( 95%) : U = 2 U lec incertitude appareil de tolérance connue : U = 2 t 3 Incertitude combinées : U = U 2 A + U 2 B incertitude pour somme de grandeurs indépendantes : U = U 2 1 + U 2 2 Incertitude produit par un nombre exact : U = A U1 incertitude pour une puissance : U = n.g n-1 1.U1 incertitude pour produit de grandeurs indépendantes : U G = U1 2 + U2 2 G1 G2 Exercice 1 : Evaluer la profondeur des océans
Partie 1 :Les travaux de l'américain A. Bache, étude générale Une vague solitaire ou tsunami se propage sans déformation sur de grandes distances. L'américain A. Bâche a supposé que la vitesse de propagation d'un tsunami en mer, vitesse notée v, dépend de l'accélération g de la pesanteur, et de la profondeur h de l'océan. 2 On prendra g = 9,8 m.s On pose v = g a. h b (relation 1) où les exposants a et b sont des nombres que l'on va déterminer. 1. Quelle est l'unité de vitesse, dans le système international? 2. Quelle est l'unité de profondeur, dans le système international? 3. Établir les valeurs de a et b nécessaires pour que la relation (1) soit homogène. Partie 2 : Carte relative au tsunami induit par le tremblement de terre de Lisbonne de 1755 La vague provoquée par le tremblement de terre de Lisbonne (Portugal) le 1er novembre 1755 fut ressentie jusqu'aux Antilles. L'avancée de cette vague a été modélisée par le National Geophysical Data Center (États-Unis). 1. D'après la carte du document 2, en combien de temps la vague a-t-elle traversé l'océan Atlantique de Lisbonne aux Antilles? 2. On donne la distance Lisbonne-Antilles, égale à 5 660 km. Calculer la vitesse de la vague. 3. En déduire une estimation de la profondeur moyenne de l'océan Atlantique.
Partie 3 : Éruption du volcan Krakatoa en 1883 On s'intéresse aux vagues qui ont suivi l'éruption du volcan indonésien Krakatoa en 1883. 1. D'après le document 1, quelle a été, en secondes, la durée T du parcours de ces vagues de leur origine jusqu'à la Manche en Europe? 2. On donne le rayon de la terre R = 6 400 km. Calculer la longueur L de la moitié de la circonférence terrestre. 3. On estime, le trajet des vagues compris entre L 1 = 1,1 L et L 2 = 1,2 L. Calculer un encadrement de la vitesse des vagues. 4. En déduire un encadrement de la profondeur moyenne des océans traversés. Partie 4 : Couchers de soleil Edvard Munch, artiste norvégien, a peint en 1893 un tableau intitulé Le cri, comportant un ciel particulièrement rouge qu'il a aussi décrit (document 3). Cet état du ciel a vraisemblablement été provoqué par l'arrivée d'un important nuage de poussières provenant du Krakatoa. 1. Expliquer pourquoi on appelle l'expérience du document 4 l'«expérience du coucher de soleil». 2. Expliquer la physique par laquelle l'éruption du Krakatoa a pu influencer la couleur du ciel peint par Munch. Partie 5 : Actualité liée au tsunami de Fukushima Balayé par le tsunami japonais, un navire a atteint Vancouver (Canada),c'est-à-dire a traversé le Pacifique (document 5). 1. En combien de temps le navire a-t-il traversé l'océan Pacifique? 2. Peut-on appliquer au bateau le modèle proposé par A. Bâche? Argumenter votre réponse. Exercice 2 : L échographie
Questions : Répondre à l'aide de ses connaissances et des documents. 1. Tracer l'allure des variations du signal émis par la sonde au cours du temps, en faisant apparaître les divers temps caractéristiques. 2. Que vaut la célérité des ondes dans les tissus mous? 3. Si la fréquence de l'onde augmente, comment varie : a. la profondeur de la zone sondée L? b. l'incertitude absolue l sur la longueur? 4. a. Calculer la période et la longueur d'onde pour des fréquences f= 5,0 MHz et f= 10 MHz. b. Quel est le rapport entre la longueur d'onde et l? 5. a. Comment déduire la distance d entre la sonde et le bord d'un organe du temps t écoulé entre l'émission de l'onde et sa réception par le détecteur? b. Exprimer la plus grande distance sondée si Δt doit être inférieure à l'intervalle entre deux salves. c. Exprimer de même la plus petite distance sondée si Δt doit être supérieure à la durée d'une salve de 1 microseconde. 6. a. Pourquoi l'échogramme ne présente-t-il que des pics verticaux? b. P o correspond à l'émission de l'impulsion à la date t = 0 s. Relier chacun des pics P 1, P 2 et P 3 à une réflexion de l'onde. 7. a. Quelle est la durée Δt du parcours de l'onde ultrasonore dans l'hémisphère gauche? b. dans le droit? c. En déduire la largeur L de chaque hémisphère.