Camerecole

Examen :

Probatoire

Epreuve :

Physique

Série :

Année :

2009

Type

Correction

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Exercice 1

Exercice 1 : optique géométrique et instruments d’optique.

1.1. Lentilles minces

a) La vergence

${c_1} \succ 0$ alors, la lentille est convergente.

b) Calcule de la distance séparant l’objet de la lentille i.e.

$p = OA$

$\overline {OA'} = 40{\rm{\ cm}}$

$- \frac{1}{{\overline {OA} }} + \frac{1}{{\overline {OA'} }}$

$= \frac{1}{{f'}} = {c_1} \Rightarrow$

$\overline {OA} = \frac{{\overline {OA'} }}{{1 - {c_1}.\overrightarrow {OA'} }} = - 13,3{\rm{cm}}$

c) Énonce théorèmes des vergences:

“ Plusieurs lentilles accolées sont équivalentes à une lentille unique de vergence égale à la somme des vergences de chaque lentille”

Calcule de la vergence de la lentille L₂

D’après le théorème des vergences :

${c_3} = \frac{1}{{{f_3}}}$

$= {c_2} + {c_1} \Rightarrow$

${c_2} = \frac{1}{{{f_3}}} - {c_1} = - 20{\rm{\delta }}$ oeil reduit

${c_2} \prec 0$ la lentille est divergente

1.2. Instruments d’optique

1.2.1. L’œil

a) lentille mince convergente L (cristallin ), centre optique O, un diaphragme D (pupille) et un écran de projection E ( rétine ).

b) La myopie est corrigée par les lentilles divergentes, l’hypermétropie par les lentilles convergentes et la presbytie par les lentilles convergentes.

1.2.2 Vision à l’infini: cas de la lunette astronomique

Exercice 2 : Énergie électrique

2.1. Énergie électrique dans un circuit électrique

2..1.1 Diagramme des énergies

2.1.2.a Calcule de l’intensité du courant dans le circuit : D’après la loi de Pouillet

$I = \frac{{E - E'}}{{r + r'}}$

$= \frac{{9 - 7,5}}{{1 + 3}} = 0,375{\rm{A}}$

2.1.2.b Calcule de la tension aux bornes du moteur

$U = E' + rI = 8,625{\rm{V}}$

2.1.2.c Calcule du rendement du moteur: Par définition

$\eta = \frac{{E'}}{U}$

$= \frac{{7,5}}{{8,625}} \times 100 = 87{\raise0.5ex\hbox{$\scriptstyle 0$} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{$\scriptstyle 0$}}$

2.2 Production du courant alternatif

2.2.1 Expression du flux à travers la bobine

$\phi = N\overrightarrow B .\overrightarrow S$

$= NBS\cos (\alpha )$

$= NBS\cos (\omega t)$

$= NBLl\cos (\omega t)$

2.2.2 Calcule du flux maximale :

${\phi _{\max }} = N.B.L.l$

$= 1,2{\rm{Wb}}$ obtenu pour

$\cos (\omega t) = 1$

2.2.3 Expression de la force induite maximale

$e = - \frac{{d\phi }}{{dt}}$

$= - NBLl\frac{{d\cos (\omega t)}}{{dt}}$

$= NBLl\omega \sin (\omega t)$

${e_{\max }}$

$= E = NBLl\omega$

$= 7,54{\rm{V}}$

2.2.4 Loi de Lenz

Énoncé: le sens du courant induit est tel que par ses effets, il s’oppose à la cause qui lui donne naissance.

Exercice 3 Énergie mécanique

3.1.1 Théorème de l’énergie cinétique

Énoncé

"la variation de l’énergie cinétique d’un système entre deux instants donnés est égale à la somme algébrique des travaux de toutes les forces extérieures agissant sur le système pendant cet intervalle de temps." energie potentiel pesanteur

3.1.2 Calcule des forces de frottements : D’après le TEC,

$\frac{1}{2}mv_1^2 - \frac{1}{2}mv_0^2$

$= W(\overrightarrow P ) + W(\overrightarrow R )$

$= mgd\sin (\beta ) - fd$

$\color{blue}{f =}$

$\color{blue}{m\left({g\sin (\beta ) + \frac{{v_0^2 - v_1^2}}{{2d}}} \right)}$

$\color{blue}{ = \left( {2,88m} \right)\ N}$

NB: si m est en kilogramme.

3.2.1 Expression de l’énergie potentiel

${E_{PP}} = mg.CA'$

$= mgL(1 - \cos ({\theta _0}))$ AN:

${E_{PP}} = 500J$

3.2.2 Expression de la vitesse en C

En utilisant la conservation de l’énergie mécanique

$E(c) = E(A)$

$\frac{1}{2}mv_C^2 =$

$mgCA' \Rightarrow {v_C} =$

$\sqrt {2Lg(1 - \cos ({\theta _0}))}$

$= 4,47{\rm{\ m/s}}$

a ) Un système isolé est un système qui n’est soumis à aucune force extérieur.

b )Calcule de l’angle θ₁

En utilisant la conservation de l’énergie mécanique

$E(c) = E(A)$

$\frac{1}{2}mv_C^2.\frac{1}{2} =$

$mgL(1 - \cos ({\theta _1})$

$\cos ({\theta _1}) =$

$1 - \frac{1}{{4gL}}v_C^2{\rm{ }}$ soit

${\theta _1} =$

${\cos ^{ - 1}}(1 - \frac{1}{{4gL}}v_C^2)$

$= 41,{40^0}$

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