Probatoire
Physique
C & E
2013
Correction
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Exercice 1 Énergie mécanique
A. Solide suspendu à un fil vertical
A.1 Énergie potentielle :C’est l’énergie que possède un système du fait de la position relative de ses particules.
A.2.1 Calcule de l’énergie potentielle
\({E_{pp}}(A) = mg.A'B\) \( = mg(OB - OA')\) \( = mg(OB - \) \(OB\cos (\alpha ))\) \( = mgl(1\) \( - \cos (\alpha ))\)
\({E_{pp}}(A) = mgl(1\) \( - \cos (\alpha ))\) \( = 0,24\ J\)
A.2.2 Calcule de la vitesse de la sphère en B
La sphère n’étant pas soumise aux forces de frottements, on peut appliquer la conservation de l’énergie mécanique
\({E_m}({\rm{A}}) = {E_m}({\rm{B}})\)
\(\frac{1}{2}mv_{\rm{A}}^2 + \) \(mg{z_{\rm{A}}} = \) \(\frac{1}{2}mv_{\rm{B}}^2 + \) \(mg{z_{\rm{B}}}\) avec \({v_A} = 0{\rm{ ,}}\) \({z_B} = 0\) et \({z_A} = l(1\) \( - \cos (\alpha ))\)
\({\color{blue}{v_B} = }\) \(\color{blue}{\sqrt {2gl(1 - \cos (\alpha ))}} \) \( \color{blue}{= 1,54{\rm{m/s}}}\)
B. Solide accroché à un ressort horizontal 
B.1 Calcule de la tension du ressort.
\(F = T = k.a = 2N\)
B.2.1 Énergie mécanique.
L’énergie mécanique d’un système est la somme de son énergie cinétique (translation et/ou rotation) et de son énergie potentielle notée Em
B.2.2 Expression de l’énergie mécanique au point M avec AM =x et \({v_M} = v\),
\({E_m}(M) = \frac{1}{2}m{v^2} + \frac{1}{2}k{x^2}\)
B.2.3 Déterminons la distance a’ si nous supposons P le point où la vitesse s’annule, alors
\({E_m}(B) = {E_m}(P)\)
\(\frac{1}{2}mv_B^2 + \) \(\frac{1}{2}k{a^2} = \) \(\frac{1}{2}mv_P^2 + \) \(\frac{1}{2}ka{'^2}{\rm{ }}\) or \({v_B} = 0{\rm{ }}\) et \({v_P} = 0\)
\(\frac{1}{2}k{a^2} = \frac{1}{2}ka{'^2}\) \( \Rightarrow a' = a\) Par rapport au point de départ \(\color{blue}{d = a + a = 8cm}\)
Exercice 2 Optique géométrique
A. Le prisme
A.1 Calcule de l’angle d’incidence r’ 
\(i = r = 0\) de la relation \(A = r + r'\), on \(r' = A = {45^0}\)
A.2 Calcule de l’angle de réfraction limite.
\(\sin (\lambda ) = \frac{1}{n}\) \( \Rightarrow \lambda = \) \({\sin ^{ - 1}}(\frac{1}{n}) = 41,{8^0}\) \(r' \succ \lambda \), il y a réflexion totale
A.3 Construction de la marche du rayon lumineux
A.4 Déterminons la déviation totale: A partir du schéma \(D = {90^0}\).
B. Les lentilles
B.1 Construction de l’image de AB
\(\overline {{O_1}F'} = + 1,5cm,\) \(\overline {{O_1}A} = - 3cm\). De la formule de conjugaison, \(\overline {{O_1}A'} = + 3cm\)
Exercice 3
Exercice 3: l’œil réduit et instruments d’optique
A.1 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..
A.2 Il souffre de la myopie car le PR est à une distance fini et la PP inferieur à celui d’un œil normal.
A.3 On corrige la myopie avec les verres divergentes
\(\overline {OF'} = - 100{\rm{ cm }}\) et \({\rm{ }}c = \frac{1}{{\overline {OF'} }} = - 1\delta \)
B. Lunette astronomique
B.1 Une lunette est dite afocale lorsque le foyer principal image de l’objectif est confondu au foyer principal objet de l’oculaire.
B.2.1 Calcule de la distance O1O2
\({O_1}{O_2} = {f_1}\) \( + {f_2} = 303{\rm{ cm}}\)
B.2.2 Calcule du grossissement : \(G = \frac{{{f_2}}}{{{f_1}}} = 100\)
Exercice 4
Exercice 4: Énergie électrique.
A Accumulateur au plomb
A.1 identifions les courbes:
a) Courbe de la décharge, parce que la f.é.m. décroît avec le temps
b) Courbe de la charge la f.é.m. croît avec le temps.
A.2 Nous allons faire cette description par un schéma.
A.3 Si la f.é.m. devenait inférieur à 1,6V, il y aurait sulfatation, i.e. saturation de l’électrolyte en sulfate de plomb qui empêcherait la circulation des électrons.A.3—C’est une réserve électrique importante
—Peu coûteux et simple de fabriquer
B Caractéristiques d’un groupe électrogène
B.1 AC signifie alternative current ( courant alternatif )
B.2.1 La source d’énergie utilisée est le carburant
B.2.2 Il transforme l’énergie mécanique en énergie chimique.
B.2.3
B.3 Si \(k = \cos (\rho ) = 1\) le dispositif ne dissipe d’énergie par effet joule
B.4 Rendement électrique de l’alternateur
\(\eta = \frac{{{p_e}}}{{{p_m}}}\) \( = \frac{{900}}{{1000}} \times 100\) \( = 90\% \)
