Camerecole

Examen :

Probatoire

Epreuve :

Physique

Série :

C & E

Année :

2011

Type

Correction

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Exercice 1

Exercice 1 : Optique géométrique

Réflexion de la lumière.

1.1 Marche du rayon lumineux

1.2 Calculons la valeur de l’angle i.

A partir du schéma, on a:

$\beta = i - {30^0}$ et au point K:

$\sin ({120^0} - i) =$

$n\sin ({90^0} - {70^0})$ soit

$i = {120^0}$

$- {\sin ^{ - 1}}(n\sin ({20^0}))$

$= 89,{13^0}{\rm{ }}$

2. Calcule de l’angle de réfraction-limite.

$\lambda = {\sin ^{ - 1}}(\frac{1}{n})$

$= 41,{48^0}$

Lentilles minces sphériques

1.1 Donnons les caractéristiques de l’image.

$\overline {OA'} =$

${(\frac{1}{{\overline {OF'} }} + \frac{1}{{\overline {OA} }})^{ - 1}}$

$= - 100{\rm{\ cm}}$

— L’image est virtuelle

$\gamma = \frac{{\overline {OA'} }}{{\overline {OA} }}$

$= 5 = \frac{{\overline {A'B'} }}{{\overline {AB} }}$

L’image est droite par rapport à l’objet.

$\overline {A'B'} =$

$5.\overline {AB} = 125{\rm{\ cm}}$

1.2 Construction de l’image

Exercice 2 Instruments d’optique

1. Définition:

Le punctum proximum (PP) est le point le plus rapproché que l’œil peut voir nettement en accommodant au maximum. Ce point est situé à la distance dm appelée distance minimale de vision distincte.

Le punctum remotum (PR) est le point le plus éloigné que l’œil peut voir nettement sans accommoder, il est situé à la distance Dm appelée distance maximale de vision distincte.

2.1. L’œil observe l’image sans accommoder, alors elle est située à l’infini et par conséquent l’objet est situé dans la plan focal objet de la loupe. OC=5cm.

2.2 Calcule de la position de l’objet lorsque l’image est au PP.

$\overline {OC'} = - ({d_m} - f)$

$= - 20{\rm{cm}}$ et

$f' = - 5{\rm{\ cm}}$

$- \frac{1}{{\overline {OC} }} + \frac{1}{{\overline {OC'} }} =$

$\frac{1}{{f'}} \Rightarrow \overline {OC} =$

${(\frac{1}{{\overline {OC'} }} - \frac{1}{{f'}})^{ - 1}} = - 4{\rm{cm}}$

Grandeur de l’image.

$\gamma = \frac{{\overline {OC'} }}{{\overline {OC} }} =$

$\frac{{\overline {C'D'} }}{{\overline {CD} }} = 5 \Rightarrow$

$\overline {C'D'} = 5\overline {CD} =$

$5.3 = 15{\rm{\ cm}}$

Exercice 3 Energie électrique

1. schéma

2. Expression des tensions:

· Aux bornes du moteur

$U' = E' + r'I$

· Aux bornes du moteur

$U = E - r.I$

3. Calcule de r :

$r = \frac{{E - U}}{I}$

$= 1,5\Omega$

Calcule de E’:

$E' = \frac{P}{I}$

$= 2,5{\rm{v}}$

Calcule de r’. La tension aux bornes du générateur est égale à celle aux bornes du récepteur.

$r' =$

$\frac{{U - E'}}{I}$

$= 0,5\Omega$

4.Diagramme des énergies.

diagrammes des energies moteur generateur

5. Calcule du rendement du générateur.

Par définition :

$\eta =$

$\frac{U}{E}.100$

$= 67\%$

Exercice 4: Energie mécanique et théorème de l’énergie cinétique hauteur maximale

1.1 Calcule de la hauteur maximale

D’après la TEC:

${E_C}(A) - {E_C}(B) =$

$\frac{1}{2}mv_A^2$

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

$= {W_{\overrightarrow {OA} }}(\overrightarrow P )$

$= - mg.OA$

$= 0 - \frac{1}{2}mv_O^2$

$= - mgh$

$\Rightarrow \color{blue}{h = \frac{{v_O^2}}{{2g}}}$

1.2 Calcule de l’énergie potentielle de pesanteur

$Epp =$

$mg.OA + 0$

$= mgh = 2J$

$- \frac{1}{2}mv_O^2$

$= - mgh' - f.h'$

2.1 Calcule de la hauteur h’

D’après le TEC:

$\Delta {E_C} = \frac{1}{2}m{({v_A} = 0)^2}$

${\rm{ }}\color{blue}{h' = \frac{{v_O^2}}{{2(g + \frac{f}{m})}}}$ vitesse ballon

2.2 Calcule de l’intensité de la force de frottement.

$\Delta h = h - h'$

$= \frac{{v_0^2}}{{2g}}$

$- \frac{{v_0^2}}{{2(g + \frac{f}{m})}}$

$= 1 \Rightarrow$

$\color{blue}{f = \frac{{2mg}}{{v_0^2 - 2g}} = 0,1N}$

2.3 Calcule de la vitesse de la balle à son arrivée au sol.

D’après le TEC:

$\frac{1}{2}m{v^2} -$

$\frac{1}{2}m{({v_{A'}} = 0)^2}$

$= mgh' - f.h'$

${v^2} = 2(g - \frac{f}{m})h'$

$\color{blue}{v = {v_0}\sqrt {\frac{{g - \frac{f}{m}}}{{g + \frac{f}{m}}}} = 7,75{\rm{\ m/s}}}$

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