Partie I: Évaluation des ressources / 24 points
Exercice : vérification des savoirs /8 points
1. Décrire par un schéma légende le dispositif des fentes de Young mettant en évidence le phénomène d'interférence lumineuse. 3 pts
2. Définir satellite géostationnaire. (1 pt)
3. Énoncer la loi de Laplace. (2 pts)
4. Donner l'unité de l'impédance d'un circuit RLC. (1 pt)
5. Donner une mesure de protection contre le rayonnement radioactif. (1 pt)
Exercice 1 : Application des savoirs / 8 points
Partie 1 : Mouvement rectiligne sinusoïdal / 3 points
Un mobile ponctuel M se déplace sur un axe X'OX d'origine O. La loi horaire de son mouvement donnée par : \(x(t) = \) \(5\sin (100\pi t + \Phi )\) en cm
1.1 Déterminer l'amplitude et la période du mouvement de ce mobile. (1 pt)
1.2 Déterminer la longueur de la trajectoire du mouvement de M. ( 1 pt)
1.3 Déterminer \(\Phi \) sachant qu'à \(t = 0\) s, \(x(0) = 5\) cm . ( 1 pt)
Partie 2 : Propagation d'une onde le long d'une corde / 3 points
Une source vibratoire sinusoïdale S, de fréquence N = 40 Hz, entretient une onde progressive transversale le long d'une corde tendue horizontalement et fixée en un point O. L'onde se propage sans amortissement appréciable avec une célérité \(V = 2m/s\). Un dispositif approprié empêche toute réflexion au point O
2.1 Déterminer la valeur \(\lambda \) de la longueur d'onde. ( l pt)
2.1 L’élongation d'un point A de la corde est \({y_A}(t) = 2\) \(\cos (80\pi t)\) (en mm).
Écrire l'équation d'un point P situé à 0,125 m de A. (2 pt)
Partie 3 : Force électrique / 2 points
Une particule ponctuelle de charge \(q = 1,7 \times \) \({10^{ - 8}}C\) pénètre dans une zone où règne un champ électrique uniforme d'intensité E =10000 V/m.
Déterminer l'intensité de la force électrique qui s'exerce sur la particule. ( 2 pts)
EXERCICE 3 :Utilisation des savoirs / 8 points
Partie 1 mature corpusculaire de la lumière / 2 points
Une cellule photoémission a une cathode recouverte de potassium dont la fréquence seuil est \({v_0} = 5,6 \times \) \({10^{14}}Hz\). On l'éclaire avec une lumière monochromatique de longueur d'onde \(\lambda = 0,440\mu n\).
Déterminer l'énergie cinétique maximale des électrons émis ‘a la cathode. (2 pt)
Constante de Planck \(h = 6,63 \times \) \({10^{ - 34}}J.S\); célérité de la lumière \(c = 3 \times {10^8}m/s\)
Partie 2 : Radioactivité / 3 points
L’Uranium (\({}_{92}^{238}U\)) est un nucléide radioactif. A la suite d'une série de désintégrations successives de types alpha (\({}_2^4He\)) et béta moins (\({}_{ - 1}^0e\)), il se forme un noyau stable de plomb (\({}_{/82}^{206}Pb\))
1.1 Déterminer le nombre x de désintégrations alpha et le nombre y de désintégrations béta moins. ‘ (2 pts)
1.2 Donner deux utilisations de la radioactivité. (1 pt)
Partie 3 : Pendule simple /3 points
Un pendule simple est constitué d'un point matériel (S) de masse m accroché en O à un support par l'intermédiaire d'un fil inextensible de masse négligeable et de longueur L=1 m.
On écarte le point matériel de sa position d'équilibre d'un angle de \({8^o}\) et on l'abandonne sans vitesse initiale.
3.1. Faire le schéma et représenter les forces qui s'exercent sur (S). ( 1 pt)
3.2. Déterminer l'équation différentielle du mouvement de (S). (2 pts)
Partie II : Évaluation des compétences / 16 points
Situation problème:
EBODE et NDZINGA, élèves de Terminales jouent à un jeu dénommé « coup de pied ».
Principe de jeu.
Un ballon supposé ponctuel est posé au point O d'un plan horizontal. Le joueur tire le ballon en lui communiquant une vitesse \(\overrightarrow {{V_0}} \) faisant un angle \(\theta \) avec le sol (Ox), supposé horizontal (figure ci-dessous). En A (perpendiculairement à (Ox)) est dressée une barrière de hauteur h, telle que OA = d. En B, on dispose des goals perpendiculairement à (Ox), de hauteur H.
Chaque joueur n'a droit qu'à deux essais différents.
• EBODE réalise le premier essai. Le ballon met 0,5 seconde pour atteindre la barrière ;
Cet essai est réussi si \({V_0} \ge 5,0m/s\)
• Au deuxième essai, EBODE communique une vitesse de valeur \({V_0} = 18m/s\) ballon ; cet essai est réussi si le ballon entre dans les goals.
Données : D = 18 m, d =9m; H = 2.44m, h = 2 m, \(\theta = {25^o}\) et g = 10 m /s2
En utilisant les informations ci-dessus et l'aide d'une démarche scientifique :
1. Examine si le premier jeu de EBODE est gagnant ou non. (8 pts)
2. Prononcé la sentence du deuxième jeu de EBODE. (8 pts)
