Département fédéral de l'économie, de la formation et de la recherche DEFR Commission suisse de maturité CSM Examen complémentaire Passerelle de la maturité professionnelle à l université Session d été 2016 PHYSIQUE Durée : 80 minutes Candidat-e : Nom :. Prénom :....Numéro :... Correcteur(s)-trice(s) :Date :. Signature :.. Signature :.. Partie A / 10 points Partie B / 14 points Partie C / 9 points Présentation / 2 points Total / 35 points L'épreuve comporte 33 points pour le fond et 2 points pour la qualité de la présentation, la lisibilité et la correction de la langue, surtout mathématique : unités, arrondis, chiffres significatifs, notation scientifique. Consignes : Avant toute application numérique, une solution algébrique et un contrôle des unités sont exigés. Les réponses aux problèmes doivent comporter les explications et justifications nécessaires. A l exception de celles qui figurent dans les «formulaires et tables», toutes les relations utilisées doivent être établies. Le simple fait de recopier une formule des «formulaires et tables» ne constitue pas une réponse valable et ne donne pas lieu à une attribution de points. Toutes les réponses et calculs sont à inscrire sur ce feuillet de 7 pages. SEFRI / D262 / Physique Passerelle / E16 Veuillez rendre uniquement l énoncé de cette épreuve, merci! 1/7
1 Partie A (10 points) 1.1 Une bobine de haut-parleur est parcourue par un courant continu. Le sens du courant est donné dans une des spires selon le sens du schéma ci-dessous. Cette spire est placée dans un champ magnétique radial toujours selon le sens du schéma ci-dessous. La spire, et donc la bobine, subit alors une force qui sort de la feuille vers nous. qui s enfonce dans la feuille. radiale vers l extérieur. radiale vers l intérieur. 1.2 Un rayon lumineux change de milieu en passant du verre (indice de réfraction n 1 = 1,5) à l eau (indice de réfraction n 2 = 1,33). Le rayon se rapprochera dans tous les cas de la normale. s éloignera dans tous les cas de la normale. se rapprochera en général de la normale, mais peut subir une réflexion totale. s éloignera en général de la normale, mais peut subir une réflexion totale. 1.3 Une voiture passe de 50 km/h à 100 km/h, son énergie cinétique double. quadruple. est divisée par deux. reste constante. 1.4 Un bloc de sagex flotte sur l eau. Parmi les quatre affirmations suivantes, une est fausse. Laquelle? La masse volumique du sagex est inférieure à celle de l eau. La poussée d Archimède subie par le bloc de sagex est supérieure à son poids. La poussée d Archimède subie par le bloc de sagex est égale à son poids. Le volume d eau déplacé est plus petit que le volume du sagex. 1.5 Parmi les unités suivantes, laquelle est une unité de courant électrique? J s. V Ω. C/s. A s. 2/7
1.6 Si l on comprime un gaz parfait de façon isotherme, pour diviser son volume par 2, la température est divisée par deux. la pression est divisée par deux. la pression est doublée. la pression est constante. 1.7 Pour obtenir une image réelle avec une lentille, il faut une lentille convergente et l'objet placé entre le foyer et l'infini. une lentille convergente et l'objet placé entre le foyer et le centre optique. une lentille divergente et l'objet placé entre le foyer et l'infini. une lentille divergente et l'objet placé entre le foyer et le centre optique. 1.8 La Terre, qui a une masse 80 fois supérieure à celle de la Lune, exerce sur la Lune une force de 2 10 20 N. La Lune exerce donc sur la Terre une force 80 fois plus faible. 80 fois plus forte. égale et de même sens. égale et de sens opposé. 1.9 Dans l'eau de mer dont la masse volumique vaut 1030 kg/m 3, la pression hydrostatique à 200 mètres de profondeur vaut 2,02 10 6 Pa. 2,02 10 5 Pa. 1,01 10 6 Pa. 1,01 10 5 Pa. 1.10 Un ascenseur monte et descend. Dans laquelle des situations suivantes la tension du câble qui tient la cabine est-elle maximale? L ascenseur monte à vitesse constante. L ascenseur descend à vitesse croissante. L ascenseur monte à vitesse décroissante. L ascenseur descend à vitesse décroissante. 3/7
2 Partie B (14 points) 2.1 Problème 1 (7points) Voici une bande dessinée qui explique comment les égyptiens ont fait pour transporter les pierres des pyramides. Le bloc de granit transporté par les égyptiens avait un volume de 6 m 3. La masse volumique du granit vaut 2600 kg/m 3. 2.1.1 Un bateau vide a une masse de 2000 kg. Quel est alors son volume immergé? 2.1.2 Sachant que le volume immergé maximal du bateau est de 12 m 3, calculer la masse maximale que le bateau peut transporter. En déduire si le bateau coule lorsqu il est chargé avec un bloc de granit. 2.1.3 Quel est le volume du bateau immergé lorsque le bloc de granit est attaché sous lui? Le bateau flotte-t-il alors? 4/7
2.2 Problème 2 (7 points) Un corps tombant verticalement passe à la vitesse de 40 m/s devant les yeux d un observateur. Pour les calculs, utiliser la valeur arrondie de g = 10 m/s 2. 2.2.1 Où est-il et quelle vitesse a-t-il une seconde après? 2.2.2 Quand se trouvait-il à son point culminant? 2.2.3 Quand se trouvera-t-il 100 m au-dessous de l observateur? 5/7
3 Partie C (9 points) 3.1 Problème 1 (5 points) En faisant un exercice soutenu, une personne produit de la chaleur à raison de 200 W. Si 60% de cette chaleur est perdue par évaporation de l eau, calculer le volume d eau perdue en 2 heures. 6/7
3.2 Problème 2 (4 points) Trois ampoules identiques, de résistance 500, sont branchées sur une source de tension de 230 V, selon le schéma ci-contre. Remarque : les trois questions peuvent être résolues indépendamment. R 1 R 2 U R 3 3.2.1 On souhaite remplacer ces trois ampoules par une seule ampoule dissipant la même puissance. Quelle serait alors la résistance de cette ampoule unique. 3.2.2 Calculer le courant fourni par la source de tension en admettant que la résistance unique qui pourrait remplacer les ampoules soit de 760 Ω. 3.2.3 Calculer la puissance fournie par la source de tension en admettant que le courant débité par le générateur soit de 0,5 A. 7/7