Probatoire
Physique
D
2011
Correction
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Exercice 1
Exercice 1 : Energie mécanique
1. Expression de l’énergie potentielle élastique:
\({E_{Pe}} = \frac{1}{2}k.{x^2}\) \( = 0,2J\)
2. Vitesse du palet au point O
En effet l’énergie mécanique se conserve sur tout le trajet
\({E_{Pe}} = {E_C}(O)\)
\(\frac{1}{2}k.{x^2} = \) \(\frac{1}{2}mv_O^2 \Rightarrow \) \({v_O} = \sqrt {\frac{{k.{x^2}}}{m}} \) \( = 1,14{\rm{m/s}}\)
3. Schéma : Inventaire des forces
4 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."
5. La vitesse du palet au point A est exactement égale à la vitesse du palet au point O, car le solide n’est pas soumis aux forces de frottements.
6.a) La distance parcourue par le palet sur AC
D’après le TEC: \(\frac{1}{2}m{v^2} - \) \(\frac{1}{2}mv_A^2 = \) \(W(\overrightarrow P ) + W(\overrightarrow R )\) \( = - mgh + 0\) \( = - mgd\sin (\alpha )\)
\(d = \) \(\frac{{v_A^2}}{{2g\sin (\alpha )}}\) \( = 0,2{\rm{\ m}}\)
6.b) Le jouer n’a pas gagné puisque \(d \prec l\).
Exercice 2 : Optique géométrique
Partie A: sens de quelques expressions
1.Définitions:
L’accommodation: C’est la faculté du cristallin à modifier sa vergence.
Le punctum remotum (PR) est le point le plus éloigné que l’œil peut voir nettement sans accommoder.
2. On appelle latitude de mise au point la distance des positions extrêmes entre lesquelles doit se trouver l’objet pour que l’image soit vue par l’observateur à travers un instrument.
Partie B: Objet vue à travers la loupe
1. Calcule du grossissement de la loupe
\(G = \frac{{\alpha '}}{\alpha }\) \( = \frac{{15}}{3} = 5\)
2. Calcule de la puissance du microscope
\(P = \frac{G}{{{d_m}}}\) \( = \frac{5}{{0,25}} = 20\delta \)
Partie C Les lentilles sphériques minces
1. 1. la relation de conjugaison
\( - \frac{1}{{\overline {OA} }} + \frac{1}{{\overline {OA'} }}\) \( = \frac{1}{{\overline {OF'} }}\)
2. Position de l’écran
\(\overline {OA'} = \) \(\frac{{\overline {OF'} .\overline {OA} }}{{\overline {OF'} + \overline {OA} }}\) \( = 100{\rm{\ cm}}\)
3. Taille de l’image
\(\gamma = \frac{{\overline {A'B'} }}{{\overline {AB} }}\) \( = \frac{{\overline {OA'} }}{{\overline {OA} }} \Rightarrow \) \(\overline {A'B'} = \frac{{\overline {OA'} }}{{\overline {OA} }}.\overline {AB} \) \( = - 8{\rm{\ cm}}\)
4.1 Vergence de la lentille obtenue
\(c = c' + \frac{1}{{\overline {OF'} }}\) \( = - 12 + \frac{1}{{0,2}}\) \( = - 7{\rm{cm}}\)
5.2 C’est un système divergent car \(c \prec 0\).
Exercice 3 Energie électrique
Partie A: Champ magnétique et phénomènes d’induction électromagnétique
1. Calcule de l’intensité du champ au centre de la bobine
\(B = 4\pi {.10^{ - 7}}\frac{{NI}}{l}\) \( = 1,26{\rm{ }}{10^{ - 2}}\ T\)
2. Quelques lignes de champs 
3.1 Variation du flux
\(\Delta \phi = {\phi _2} - {\phi _1}\) \( = 0 - NBS\) \( = - 3,14{\rm{ }}{10^{ - 3}}\ wb\)
3.2 Calcule de la f.é.m. induite
\({e_{moy}} = \frac{{\Delta \phi }}{{\Delta t}}\) \( = \frac{{ - 3,14{\rm{ }}{{10}^{ - 3}}}}{{4{\rm{ }}{{10}^{ - 2}}}}\) \( = 7,85{\rm{ }}{10^{ - 2}}{\rm{V}}\)
Partie B : Charge d’un accumulateur à plomb
1. Demi-équations de réactions
À la décharge
Pôle positif :
\(Pb{O_{^2}} + 4{H^ + } - 2{e^ - } \to P{b^{2 + }} + 2{H_2}O\)
Pôle négatif :
\(Pb \to P{b^{2 + }} + 2{e^ - }\)
2. Equation bilan
\(Pb{O_{^2}} + 4{H^ + } + Pb \to 2P{b^{2 + }} + 2{H_2}O\)
Partie C Bilan énergétique dans une portion de circuit électriques
1.1 Puissance électrique
\({P_{el}} = UI = \) \((E' + r'I)I\)
1.2 Puissance utile
\({P_u} = E'I\)
1.3 Puissance dissipée par effet Joule
\({P_J} = {P_{el}} - {P_u} = \) \(\left( {U - E'} \right)I = \) \(r'{I^2}\)
2.1 Expression de l’intensité I
\(\left( {U - E'} \right)I = \) \(r'{I^2} \Rightarrow \) \(I = \frac{{U - E'}}{{r'}}\) \( = 0,375{\rm{A}}\)
2.2 Elle est transformée en énergie chimique
\({W_u} = E'It\) \( = 1,5.0,375\) \( = 0,563t{\rm{ J}}\) si t est en secondes
2.3 Calcule du rendement
\(\eta = \) \(\frac{{E'}}{{E' + r'I}}.100 = 33{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}\kern-0.1em/\kern-0.15em\lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}\)
