Camerecole

Correction exercice I Epreuve physique baccalauréat C 2014

Exercice 1 : Mouvements dans les champs de forces et leurs applications

Partie A: Action des champs électrique et magnétique sur un faisceau d’électrons

1. Pour que la particule sortent au point O₂, il faut que le sens de la force magnétique

{\to F}_{m}

${\overrightarrow F _m}$ soit opposé à celui de la force électrique

{\to F}_{e}

${\overrightarrow F _e}$ .

Si c’est le cas, le vecteur champ magnétique est orienté comme représenté sur la figure ci-contre d’après la règle des trois doigts de la main droite.

2. Pour que les particules ne dévient pas, il faut que la somme vectorielle des forces qui lui sont appliquées soit nulle.

Ainsi:

{\to F}_{m} + {\to F}_{e} = \to 0

${\overrightarrow F _m} + {\overrightarrow F _e} = \overrightarrow 0$

\Rightarrow F_{m} = F_{e}

$\Rightarrow {F_m} = {F_e}$

\Leftrightarrow q v_{0} B = q E

$\Leftrightarrow q{v_0}B = qE$

soit

v_{0} = \frac{E}{B} = 5, 56 \times 10^{5} m / s

${v_0} = \frac{E}{B} = 5,56 \times {10^5}{\rm{m/s}}$

3.1 Nature du mouvement

La seule force appliquée aux ions est la force de Lorentz puisque l’intensité du poids des ions est négligeable .

Etudions le mouvement de cette particule dans la base de Frenet supposée galiléenne.

Ainsi

{\to F}_{m} = m {\to . a}_{G}

${\overrightarrow F _m} = m{\overrightarrow {.a} _G}$

$\Rightarrow q({\overrightarrow v _0} \wedge \overrightarrow B )$

$= m.({a_t}\overrightarrow t + {a_n}\overrightarrow n )$

$q.{v_0}B.\overrightarrow n$

$= m.({a_t}\overrightarrow t + {a_n}\overrightarrow n )$

$\Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{a_n} = \frac{{q.{v_0}.B}}{m}\\{a_t} = 0\end{array} \right.$

La composante tangentielle de l’accélération étant nulle, nous pouvons conclure aisément que la trajectoire de cette particule est un cercle.

- Expression du rayon

${a_n} = \frac{{v_0^2}}{R}$

$= \frac{{q.{v_0}.B}}{m}$

$\Rightarrow \color{blue}{R = \frac{{{v_0}.m}}{{q.B}}}$

3.2 Calcule de v_min et v_max

En effet

$CD = {O_1}D - {O_1}C$

$\Rightarrow CD = 2{R_{\max }} - 2{R_{\min }}$

$= 2\left( {\frac{{m.{v_{\max }}}}{{q.B}} - \frac{{m.{v_{\min }}}}{{q.B}}} \right)$

$\Rightarrow {v_{\max }} - {v_{\min }} = \frac{{CD.q.B}}{{2.m}}$

On a également donné :

${v_0} = \frac{{{v_{\min }} + {v_{\max }}}}{2}$

$\Rightarrow {v_{\max }} + {v_{\min }} = 2{v_0}$

D’où le système suivant

$\left\{ \begin{array}{l}{v_{\max }} - {v_{\min }} = \frac{{CD.q.B}}{{2m}}\\{v_{\max }} + {v_{\min }} = 2{v_0}\end{array} \right.$

$\Rightarrow$

$\left\{ \begin{array}{l}{v_{\max }} = {v_0} + \frac{{CD.q.B}}{{2m}} = 5,60 \times {10^5}{\rm{m/s}}\\{v_{\min }} = {v_0} - \frac{{CD.q.B}}{{2m}} = 5,53 \times {10^5}{\rm{m/s}}\end{array} \right.$

Partie B: Chariot entrainé par un solide

1. Le système étant immobile, le solide (S) est donc en équilibre. On peut donc écrire

$\overrightarrow {P'} + \overrightarrow {T'} = Mg.\overrightarrow j$ et

$\overrightarrow T = \overrightarrow {{T_1}}$

La poulie étant de masse négligeable, on a :

$\overrightarrow {{T_2}} = \overrightarrow {{T_1}}$

Soit :

$\overrightarrow T = Mg.\overrightarrow i$

2. Lorsque le chariot est lâché, celui-ci est entrainé par le solide (S). Alors la valeur de la tension

$\overrightarrow {T'}$ du fil est inferieure au poids du solide (S). La poulie étant de masse négligeable, la valeur de la tension

$\overrightarrow T$ est modifiée comme celle de

$\overrightarrow {T'}$ , alors

$\overrightarrow T$ garde la même direction, le même sens mais diminue d’intensité.

3. Expression de la vitesse et de l’accélération

$\left\{ \begin{array}{l}{\overrightarrow v _{GS}} = - {v_{GS}}.\overrightarrow j = - {v_G}.\overrightarrow j \\{\overrightarrow a _{GS}} = - {a_{GS}}.\overrightarrow j = - {a_G}.\overrightarrow j \end{array} \right.$

4. Application de la loi de Newton

Appliquons le TCI au chariot dans le référentiel terrestre supposée galiléen :

Pour le solide ( C)

$\overrightarrow R + \overrightarrow P + \overrightarrow T$

$= m.{\overrightarrow a _G}{\rm{ (\color{red}{1})}}$

Pour le solide ( S)

$\overrightarrow {P'} + \overrightarrow {T'}$

$= M.{\overrightarrow a _G}{\rm{ (\color{red}{2})}}$

5. Expression de l’accélération

D’après (1) nous avons:

$T = m.{a_G}$

D’après (2) nous avons :

$T' - P' = M.{a_G}$

$\Rightarrow m.{a_G} - M.g$

$= M{a_G}$

${a_G} = \frac{M}{{m + M}}.g$

$T = \frac{{m.M}}{{m + M}}g$

Correction exercice II Epreuve physique baccalauréat C 2014

Correction exercice III Epreuve physique baccalauréat e C 2014

Exercice 3: Etude d’ondes avec une cuve à ondes

1. Il s’agit d’une onde transversale.

Expérience: Il suffit de mettre dans la cuve un petit morceau de liège. Celui-ci oscille dans la direction de propagation des ondes

2. Longueur d’onde et célérité

Soit E l’échelle :

$\frac{d}{E} = 3\lambda$

$\Rightarrow \lambda = \frac{d}{{3.E}}$

Célérité :

$C = \lambda f = 0,4m/s$

3. On observe à la surface de l’eau un mouvement ralenti apparent des rides circulaires vers le vibreur

- Célérité apparente :

${C_a} = \lambda .{f_a} = 0,02m/s$

4.1. On observe des franges d’interférences centrées en O₁ et O₂

4.2. Nombre et position des points de vibration maximale

Un point M vibre avec une amplitude maximale

$\delta = k\lambda (k \in {\rm Z})$ or

$\left| \delta \right| < {O_1}{O_2}$

$\left| {k\lambda } \right| < {O_1}{O_2}$

$\Leftrightarrow \left| k \right| < \frac{{{O_1}{O_2}}}{\lambda } = 2,5$

$- 2,5 < \left| k \right| < 2,5{\rm{ }}(k \in {\rm Z})$

Il y a donc 05 points de vibration maximale

Position des points

posons Posons d₁ = x or d₂ +d₁ = O₁O₂ <=> d₂ =O₁O₂ -x

${d_2} - {d_1} = k\lambda$

$\Leftrightarrow {O_1}{O_2} - 2x = k\lambda$

$x = \frac{{{O_1}{O_2}}}{2} - \frac{k}{2}\lambda$

$\Leftrightarrow x = 2,5 - k{\rm{ }}(k \in {\rm Z})$

k	-2	-1	0	1	2
x(cm)	4,5	3,5	2,5	1,5	0,5

Correction exercice IV Epreuve physique baccalauréat e C 2014

Contenus similaires :

Physique BAC C

t(j)	0	10	20	30	40	50	60	70
ln(A)	ln(A0)	25,83	24,03	22,23	20,43	18,62	16,83	15,03

Correction physique Baccalauréats C et E (2014)

Correction exercice I Epreuve physique baccalauréat C 2014

Correction exercice II Epreuve physique baccalauréat C 2014

Correction exercice III Epreuve physique baccalauréat e C 2014

Correction exercice IV Epreuve physique baccalauréat e C 2014