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 hiver 2014 DOMAINE DES SCIENCES EXPÉRIMENTALES Discipline : PHYSIQUE Durée : 80880 minutes Candidat-e : Nom : Prénom :. Numéro :... 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. Les points de présentation ne sont attribués que si vous répondez au moins à la moitié des questions. Toutes les réponses et calculs sont à inscrire sur ce feuillet de 8 pages en tout. Correcteurs/correctrices : Date :.. Signature :...... Date :.. Signature :...... Points obtenus : 1 ère partie. sur 8 2 ème partie. sur 11 3 ème partie. sur 4 4 ème partie. sur 10 Présentation. sur 2 Total..sur 35 SEFRI / D262 / Physique Passerelle / H14 Veuillez rendre ce feuillet avec votre travail, merci! 1/8
1. Questions à choix multiple (8 points) Cocher la bonne réponse. Parmi les 4 possibilités offertes pour chaque question, une seule est correcte. 1.1 Au fond des océans la température de l eau est de 4 C, même en hiver, parce que : On est trop loin de la surface pour être soumis au froid de l atmosphère. On est assez proche du centre de la terre très chaud. C est à cause du sel contenu dans l eau des océans. L eau est ainsi comprimée au maximum. 1.2 Un objet de masse m est lâché, en chute libre. Après les premiers 20 mètres, sa vitesse vaut v. Quelle était sa vitesse après 10 mètres? v/2 v 2 v 2 On doit connaître la masse de l objet. 1.3 Un rayon lumineux passe de l eau dans l air : Il n est jamais dévié. Il change toujours sa direction de propagation. Sa vitesse de propagation reste constante. Sa vitesse de propagation augmente. 1.4 Un disque métallique plat est muni d un petit trou déplacé par rapport au centre. Si l on chauffe le disque : Le disque se dilate et il en est de même pour le trou. Le disque se dilate et le trou reste inchangé. Le disque se dilate et le trou se rétrécit. Le disque reste inchangé, mais le trou s agrandit. 1.5 Deux corps, qui initialement ne sont pas en équilibre thermique, sont placés au contact l un de l autre. Au bout d un moment : La température du corps chaud s abaisse et celle du corps froid s élève du même nombre de Kelvins. Les quantités d énergie thermique contenues dans chacun des corps seront égales. Les conductivités thermiques des deux corps seront les mêmes. Aucune de ces réponses. SEFRI / D262 / Physique / Passerelle H14 2/8
1.6 Si l on marche, les pieds nus, sur une plage en été, on peut remarquer la rapidité avec laquelle le sable sec devient chaud le matin au soleil. C est parce que le sable a une : Couleur claire. Chaleur massique assez petite. Une chaleur massique assez élevée. Conductivité thermique élevée. 1.7 Chercher l intrus : MJ kwh VC/s kgm 2 /min 2 1.8 L image d un objet donnée à l aide d une lentille biconvexe (p.ex. une loupe) est : toujours agrandie. toujours réduite. virtuelle. aucune de ces réponses. SEFRI / D262 / Physique / Passerelle H14 3/8
2. Mécanique (11 points) Un skieur de masse m = 80 kg se trouve, immobile, en haut d une piste de longueur l = 120 m et d inclinaison α = 15. Il se laisse glisser, sans pousser, et atteint le bas de la piste 15 secondes plus tard. On admet que la force de frottement est constante. l α 2.1 (1.5 points) Indiquer de manière claire* et directement sur le dessin toutes les forces qui agissent sur le skieur. *direction, sens, nom 2.2 (2 points) Calculer la vitesse maximale du skieur en bas de la piste. 2.3 (2.5 points) Calculer l intensité de la force de frottement. SEFRI / D262 / Physique / Passerelle H14 4/8
2.4 (1 point) Calculer la vitesse du skieur 10 secondes après son départ. (En cas de non-réponse aux questions précédentes, continuer avec une accélération du skieur de 1 m/s 2 ) 2.5 (1 point) Quelle distance a-t-il parcourue durant ces 10 secondes? 2.6 (1 point) Calculer le pourcentage de l énergie potentielle perdue depuis le point de départ, qui est dissipée en raison du frottement. 2.7 (2 points) Calculer le travail nécessaire pour remonter le skieur, sur ses skis, jusqu au point de départ. SEFRI / D262 / Physique / Passerelle H14 5/8
3. Optique (4 points) Une bougie est placée exactement entre deux miroirs plans et verticaux, formant un angle de 60 entre eux. 3.1 (3 points) Combien d images de cette bougie pourra-t-on observer? Utiliser le dessin ci-dessus pour construire les images et répondre ainsi à la question. 3.2 (1 point) Donner les caractéristiques de ces images (réelles ou virtuelles, droites ou renversées, grandeur par rapport à la bougie). SEFRI / D262 / Physique / Passerelle H14 6/8
4. Électricité (10 points) Pour éclairer quatre maisonnettes d une maquette de train électrique, chacune à l aide d une ampoule et selon le schéma de montage électrique ci-dessous, on a à disposition le matériel suivant : une ampoule portant les inscriptions 12 V et 5 W une ampoule portant les inscriptions 12 V et 20 Ω une ampoule portant les inscriptions 6 V et 3 W une ampoule portant les inscriptions 6 V et 5 W une ampoule portant les inscriptions 6 V et 12 Ω une source de courant fournissant une tension continue de 12 V des fils électriques de résistance négligeables 4.1 (1 point) Indiquer, directement dans le schéma, la position des ampoules 12 V et 6 V. 4.2 (2 points) Laquelle des ampoules à disposition ne peut pas être utilisée pour un fonctionnement correct? Justifier votre réponse. SEFRI / D262 / Physique / Passerelle H14 7/8
4.3 (2 points) Calculer la puissance de l ampoule portant les inscriptions 12 V et 20 Ω. 4.4 (3 points) Calculer la résistance totale (résistance équivalente) de votre montage. 4.5 (2 points) Quelle puissance doit être fournie par la source de courant? SEFRI / D262 / Physique / Passerelle H14 8/8