Partie I : Évaluation des ressources / 24 points

Exercice 1 : Vérification des savoirs / 8 points

1. Définir z point de fonctionnement d'un dipôle dans un circuit, générateur électrique. 2pts
2. Énoncer ; le principe des échanges de chaleur, la loi de Lenz. 2 pts
3. Donner deux éléments du système optique du télescope de Newton. 1,5 pts
4. Donner la différence entre une source monochromatique et une source polychromatique. 1 pt
5. Donner l'expression de l'énergie d'un photon et expliciter les grandeurs physiques qui y interviennent. 1,5 pt

Exercice 2 : Application des savoirs / 8 points

1. Électromagnétisme / 4 points

On considère un cadre de surface \(S = 15,0 \times {10^{ - 4}}\) m² constitué de 300 spires de fil de cuivre isole. Ce cadre est placé perpendiculairement aux lignes d'un champ magnétique uniforme d'intensité B = 0,0500 T.
1.1 Calculer le flux magnétique maximal à travers la surface du cadre. 1 pt
1.2 Lorsque le flux magnétique à travers la surface du cadre a une valeur \(\phi = 2,25 \times {10^{ - 2}}\) Wb, on annule le champ magnétique pendant une durée \(\Delta t = 8,00 \times {10^{ - 3}}\)s.
Calculer la f.é.m induite \(e\) dans le cadre. 2pt
1.3 Le cadre a une résistance \(R = 6,0\Omega \). Déterminer l'intensité i du courant induit, sachant que la f.é.m induite \(e = 2,81V\). 1pt

2. Défauts de l'œil / 2 points

Recopier et compléter le tableau suivant:

3. Incertitudes sur la mesure / 2 points

On effectue 10 mesures de l'intensité de courant dans un circuit. L'incertitude type vaut \(u = 0,05A\) et la valeur moyenne des mesures obtenues est \(\overline I = 4,20A\). Déterminer :
3.1 L'incertitude élargie pour un niveau de confiance de 95 %. On donne le facteur d'élargissement \(k = 2\). 1 pt
3.2 L'intervalle de confiance. 1 pt

Exercice 3 : Utilisation des savoirs / 8 points

1. Lentille / 4 points

Un objet lumineux AB vertical de 5,0 mm de hauteur est placé à 5,0 cm devant une lentille de vergence \(C = 10\delta \).
1.1 Déterminer par construction sur le papier millimétré en annexe la position de l'image A’B’ par rapport à la lentille. 1 pt
1.2 Calculer la hauteur A’B’ de l'image sachant que \(\overline {OA'} = - 10\) cm. 1pt
1.3 Un œil placé au foyer principal image voit nettement l'image A’B’ formée. Déterminer le diamètre apparent de l'image sachant que A’B’ = 10 mm . 2 Pts

2. Mécanique / 4 points

Une automobile de masse m = 1200 kg est modélisée par un solide (S). Elle se déplace en translation sur une route horizontale avec une vitesse constante \(V = 4,18\)m/s.
2.1 Déterminer l'intensité de la force motrice de l'automobile lorsque la puissance développée par le moteur est P = 7,36 kw. 2pt
2.2 A un instant quelconque, on coupe le moteur et l'automobile s'immobilise après une distance d= 20,0 m sans actionner les freins.
Déterminer l'intensité des forces de frottement. 2 pt

Partie Il : Évaluation des compétences / 16 points

Situation problème
L'étain est un corps solide à température ambiante. Il est utilisé pour la soudure des composants électroniques.
Jean technicien de réparation des appareils électroniques, projette d'utiliser le dispositif ci-contre constitué de deux thermoplongeurs pour faire fondre 100 g de morceaux d'étain pris à 20'C en moins de 5,0 s afin de respecter le timing de dépannage imposé par les clients. Jean est préoccupé et se demande si le dispositif sera à mesure de le satisfaire.
Par ailleurs compte tenu des contraintes financières, l'utilisation de ce dispositif n'est possible que si le coût en énergie électrique est négligeable ( c'est-à- dire inférieur à 1 Fcfa symbolique ) en 10 s d'utilisation.
Document 1 : Caractéristique du système constitué par les deux thermoplongeurs.
Rendement est \(\eta = 0,80\)
Puissance calorifique ( utile) P_c = 2,0 kw
Document 2 : Coût énergétique
1kW.h = 3,6 405i
1kW.h coûte 75 Fcfa
Document 3 : Propriétés physiques de l'étain
Malléable et résiste à la corrosion.
Température de fusion :T_f = 232°C
Chaleur massique : C = 228 J/kg.K
Chaleur latente de fusion : L_f = 6000 J/k
En exploitant les informations ci-dessus et en utilisant une démarche scientifique,
1 -Examine la préoccupation de Jean sur la capacité du dispositif à le satisfaire. 8 pts
2- Examine sur le pian financier s'il est possible d'utiliser ce dispositif. 8 pts