Partie I : Evaluation des ressources / 24 points

Exercice 1 : Vérification des savoirs / 8 points

1. Définir : interfrange, effet Compton. 2 pts
2. Donner le nom et le symbole de l’unité légale de l’activité radioactive. 1 pt
3. Citer deux éléments d’une chaîne électronique.1 pt
4. Énoncer le théorème de Huygens. 2 pts
5. Répondre par vrai ou faux ? 1 pt
5.1. Une réaction nucléaire spontanée se fait avec une augmentation de l’énergie de masse du système.
5.2. Le facteur de puissance est minimal lorsque la tension u aux bornes du dipôle considéré et l’intensité i du courant qui le traverse sont en phase.
6. Donner la relation liant la tension \(u\) aux bornes d’un condensateur de capacité \(C\) et l’intensité \(i\) du courant. 0,5 pt
7. Donner la forme de l’équation différentielle vérifiée par un oscillateur harmonique. 0,5 pt

Exercice 2 : Application des savoirs / 8 points

1. Effet photoélectrique/ 2 points
Une cellule photoélectrique comporte une cathode (C) constituée d'une surface métallique dont la fréquence seuil est \({N_0} = 4,6 \times {10^{14}}Hz\).
Un dispositif expérimental permet d'éclairer (C) avec l'une des radiations de longueur d'onde : 560.0 nm ; 700.0 nm.
1. Quelle est la valeur \({\lambda _0}\) de la longueur d'onde du seuil photoélectrique ? 1pt
2. Donner la longueur d’onde qui peut extraire des électrons du métal et leur communiquer une énergie cinétique.
Donnée : célérité de la lumière \(c = 3 \times {10^8}\) m/s. 1pt
2. Phénomènes vibratoires/ 3 points
On considère deux vibrations mécaniques d’équations : \({y_1} = 3,0\sin \) \(\left( {200\pi t + \frac{{2\pi }}{3}} \right)\) et \({y_2} = 3,0\sin \) \(\left( {200\pi t - \frac{{2\pi }}{3}} \right)\) en cm.
2.1. Calculer la fréquence des deux vibrations. 1pt
2.2. Déterminer le déphasage entre les deux vibrations, puis indiquer la grandeur qui est en avance de phase sur l’autre.
3. Mouvement dans un champ électrique/ 2 points
Un électron est émis sans vitesse initiale de la cathode C d’un canon à électrons ( figure ci – dessous).
La tension U_AC = 4000 V et la distance entre A et C est d = 10 cm
Donner :
3.1. Les caractéristiques du champ électrique \(\overrightarrow E \) ( direction, sens et intensité). 1pt
3.2 Les caractéristiques de la force électrique \(\overrightarrow F \) qui s’exerce sur l’électron (direction, sens et intensité). 1pt
Données : charge élémentaire : \(e = 1,6 \times {10^{ - 19}}C\);

4. Radioactivité / 2 points
On donne l’équation bilan de désintégration du polonium 210 :
\({}_{84}^{210}Po \to \) \({}_2^4He + {}_{82}^{206}Pb\)
Calculer en MeV, l’énergie libérée au cours de cette désintégration.

Exercice 3 : Utilisation des savoirs / 8 points

1. Ondes mécaniques/ 2 points
On effleure la surface libre d’une eau contenue dans une cuve à ondes à l’aide d’une pointe fixée à la lame d’un vibreur. La fréquence du vibreur est \(f = 40Hz\). Une onde transversale, de même fréquence que le vibreur, naît à la surface libre de l’eau. L’amplitude du mouvement est a = 5,0 mm. L’onde se propage à la surface de l’eau avec une célérité \(c = 0,28m/s\).
En prenant comme origine des temps l’instant où la lame du vibreur passe par sa position d’équilibre dans le sens des élongations positives, écrire l’équation du mouvement de la source S.

2. Interférences lumineuses / 2 points
Dans un dispositif des fentes de Young, deux sources \({S_1}\) et \({S_2}\) distantes de a = 0,20 mm, diffractent une lumière monochromatique de longueur d’onde \(\lambda = 0,56\mu m\). On observe une figure d’interférences sur un écran situé à une distance D du plan vertical contenant les deux sources.
On donne : D = 1,5 m ; \(1\mu m = {10^{ - 6}}m\).
Déterminer la distance entre le milieu de la frange d’ordre \(p' = 2\) et le milieu de la frange d’ordre \(p' = 1,5\)

3. Équations aux dimensions/ 2 points

La célérité du son dans un gaz est donnée par \(v = \sqrt {\frac{{bp}}{\mu }} \) où ? est la pression du gaz, \(\mu \) sa masse volumique et \(b\) une constante dépendant de la nature du gaz.
Déterminer est la dimension de \(b\) 2 pt

4. Mouvement d’un solide sur un plan incliné / 2 points
Un solide ponctuel (S), de masse \(m = 100g\) est lancé vers le haut, à partir d’un point O, avec une vitesse initiale \(\overrightarrow {{v_0}} \) dirigée suivant la ligne de plus grande pente d’un plan incliné d’un angle \(\alpha = {12^o}\) sur l’horizontale. Les frottements avec le plan sont modélisés par une force \(\overrightarrow f \) opposée au vecteur vitesse et de valeur \(f = 0,1N\).
On donne : \({v_o} = 6,2m/s\); \(g = 9,8m.{s^{ - 2}}\)
Déterminer la date à laquelle (S) atteint le sommet de sa trajectoire.

Partie II : Évaluation des compétences / 16 points

Situation problème 1 / 8 points
Le poste radio FM de ton père ne capte plus les chaines. Le technicien diagnostique que le
condensateur du circuit d’accord est défectueux et ne porte plus les inscriptions. Le circuit d‘accord, est un circuit oscillant accordable par variation de la capacité \(Co\) du condensateur. Il permet de sélectionner les ondes électromagnétiques souhaitées. Le schéma du circuit est donné dans le document ci-dessous.
Document 1
Le technicien déclare que le circuit d’accord est un oscillateur harmonique.
Document 2 : autres informations
On admettra que :
• L’onde électromagnétique est sinusoïdale de fréquence \(fp\).
• Le circuit sélectionne les fréquences \(fp\) pour lesquelles \(fp = {f_0}\) (\({f_0}\) est la fréquence propre du circuit d’accord).
• La bande de fréquences porteuses FM va de 87,5 à 108 MHz .
• L’inductance de la bobine : L = 2,00 H.
A partir de tes propres connaissances et en exploitant les informations ci – dessus :
1. Prononce-toi sur la déclaration du technicien. 4 pt
2. Aide le technicien à réparer le poste radio. 4 pt

Situation problème 2 / 8 points
Un cascadeur veut sauter avec sa voiture sur la terrasse horizontale EF d’un immeuble
Il utilise un tremplin BOC formant un angle α avec le sol horizontal et placé à la distance CD de l’immeuble (OC et DE sont des parois verticales).
Le cascadeur aborde le tronçon ABO avec une force motrice \(\overrightarrow F \) constante.
L’étude du mouvement de l’automobile sur le tronçon BO a permis d’avoir le graphe suivant
Le saut est réussi lorsque l’automobile atterrit sur la terrasse EF. Avant le saut deux camarades Ali et Bessala font un pari. Ali affirme que le saut sera réussi mais Bessala n’est pas du même avis.

Document 3 Autres informations
• L’automobile est considéré comme un point matériel.
• Les frottements sont nuls dans la phase aérienne.
Données : CD = 15,0 m ; DE = 10,0 m ; OC = 8,0 m ; EF = L = 100 m ; \(g = 9,8m/{s^2}\); ? = 8900 N ; \(\alpha = {30^o}\); la masse du système (automobile – pilote) est m = 1 tonne.
A partir de tes propres connaissances et en exploitant les informations ci – dessus :
1. Prononce-toi sur la nature (lisse ou rugueuse) du plan incliné. On prendra l’origine des dates au point B. 4 pt
2. Départage Ali et Bessala. On prendra l’origine des dates au point O. 4 pt