PARTIE I : ÉVALUATION DES RESSOURCES / 24 points

EXERCICE 1 : Vérification des savoirs / 8 points

1-Définir : intervalle de confiance d’une mesure,photon, lumière monochromatique, gaz parfait. 2pts
2-Pour une grandeur physique, l’incertitude élargie U est liée à l’incertitude type u par la relation U=k u. Nommer le paramètre K. 1pt
3-Enoncer :Loi de Wien ; Théorème des vergences, loi de Lens, principe des échanges de chaleur. 2pts
4-Sur la notice d’un appareil à affichage numérique, la précision p est souvent donnée de la façon suivante : « p=x%+y.Digit ». Que représente les termes x% et y.Digit ? 1pt
5-Répondre par Vrai ou Faux 2pts
a.Un générateur est un dipôle actif dissymétrique ;
b.La variation de l’énergie cinétique d’un système est égale au travail de son poids ;
c. Dans une enceinte adiabatique, il peut avoir échange de chaleur entre le milieu intérieur et le milieu extérieur ;
d. Lorsque n générateurs sont montés en série, leurs f.é.m. s’additionnent ainsi que leurs résistances internes .

EXERCICE 2 : APPLICATION DES SAVOIRS / 8 points

(Les parties 1, 2 et 3 sont indépendantes)

1. Générateurs et récepteurs / 4 points

On considère les caractéristiques intensité-tension suivantes :
1.1 Affecter à chaque caractéristique le dipôle correspondant. 0,75pt
1.2 Déterminer l’expression de la tension aux bornes de chaque dipôle. 0,75pt
1.3 Représenter le schéma du circuit qui comprend les trois dipôles en série, sachant que le récepteur actif est un moteur. 0,75pt
1.4 Calculer l’intensité du courant qui traverse le circuit et la tension aux bornes de chaque dipôle. 1pt
1.5 L’intensité maximale que peut supporter le moteur est \({{\mathop{\rm I}\nolimits} _{max}} = 0,5A\).
Calculer la valeur de la résistance qu’il faut brancher en série dans le circuit pour ne pas détériorer le moteur. 0,75pt

2. Œil réduit / 2,5 points

2.1- Définir : Accommodation, punctum remontum. 1pt
2.2- Un œil voit nettement les objets situés entre 25 cm et 3,0 m.
a- Donner le défaut d’accommodation de cet œil. Justifier votre réponse. 0,75pt
b- Donner la nature du verre correcteur à utiliser et calculer la vergence. 0,75pt

3- Instruments optiques / 1,5 point

Un microscope es constitué de deux lentilles convergentes \({L_1}\) et \({L_2}\), de vergences respectives \({C_1} = 500\delta \) et \({C_2} = 33,34\delta \) C2= 33,34ẟ ; son intervalle optique est \(\Delta = 15\)cm.
3.1-Donner en justifiant votre réponse la lentille qui joue le rôle d’objectif. 0,75pt
3.2- Déterminer la puissance intrinsèque de ce microscope. 0,75pt

EXERCICE 2 : UTILISATION DES SAVOIRS / 8 points

(Les parties 1, 2 et 3 sont indépendantes)

1- Niveau d’énergie / 2 points

Un spectre est constitué de plusieurs raies A, B, C, D, E et F.
1.1-La raie C correspond à l’absorption de photons de longueur d’onde \({\lambda _C} = 656nm\).
Calculer l’énergie \(\Delta {E_C}\) des photons correspondants. 0,5pt
1.2-La chromosphère contient, entre autres, des atomes d’hydrogène dont l’énergie du niveau n est donnée par la relation \({E_n} = \frac{{{E_0}}}{{{n^2}}}\) avec \({{E_0} = - 13,6eV}\). Montrer que l’absorption d’un photon d’énergie ΔEc correspond au passage d’un atome d’hydrogène du premier vers le deuxième état excité.1pt
1.3-La raie F, de longueur d’onde 487nm, correspond au passage d’atomes d’hydrogène du premier état excité vers un autre état excité. Déterminer cet état. 0,5pt
On donne : \(h = 6,62 \times {10^{ - 34}}J.s\), \(C = 3 \times {10^8}m/s\).

2- Force électromotrice sinusoïdale / 2 points

Dans une zone où règne un champ magnétique uniforme d’intensité B=1,5T, on dispose une bobine plate comportant N= 80 spires d’aire S= 10 cm2 chacune de telle sorte que la normale au plan de ses spires soit alignée sur les lignes de champ. La bobine peut tourner autour d’un axe (Δ) contenu dans le plan des spires et perpendiculaire aux lignes de champ.
2.1-Donner l’expression du flux φ du champ magnétique à travers la bobine puis calculer sa valeur lorsque la bobine est dans la position décrite à l’introduction. 0,5 pt
2.2-On fait tourner maintenant la bobine autour de l’axe (Δ) avec une fréquence de rotation de f=20trs/s. Une différence de potentiel apparaît entre ses bornes.
2.2.1-Comment appelle-t-on cette différence de potentiel ? 0,5pt
2.2.2-Montrer que l’angle \(\alpha \) que fait la normale à la bobine avec les lignes de champ à une date \(t\) quelconque peut se mette sous la forme \(\alpha (t) = 40\pi t\). 0,5pt
2.2.3-Donner l’expression de la d.d.p aux bornes de la bobine en fonction des caractéristiques de la bobine, de l’intensité du champ magnétique et de la fréquence de rotation puis sa valeur maximale. 0,5pt
Rappel : La dérivée par rapport à \(x\) de \(\cos (ax)\)est \( - a\sin (ax)\); où \(a\) est indépendant de \(x\).

3- Énergie mécanique / 4 points

Un enfant fait tourner tournoyer au bout d’une ficelle tenue par une baguette, un petit solide de masse m=150g. Lorsque la vitesse du solide a une valeur \(Vo = 6m/s\), celui-ci se détache de la ficelle. Il est à cet instant en un point O situé à une hauteur h=2m au-dessus du sol et sa vitesse fait un angle \(\alpha = {50^o}\) vers le haut, avec la verticale.
On prendra g= 9,8 N.Kg^-1.
Le plan défini par O et la vitesse \({\overrightarrow V _0}\) est vertical. Le choix de l’état de référence est tel que l’énergie potentielle de pesanteur du solide est nulle au niveau du sol.
3.1- Donner l’expression de :
3.1.1- L’énergie potentielle de pesanteur du système {solide-terre} en O. 0,5pt
3.1.2- L’énergie cinétique du solide lors de son passage en O. 0,5pt
3.2- Déduire de la question précédente, l’expression de l’énergie mécanique d système {solide-terre} au même point O puis calculer sa valeur numérique. 1pt
3.3 -On considère qu’au cours du mouvement du solide, le système {solide-terre} est isolé.
3.3.1 -Déterminer la hauteur maximale atteinte par le solide avant de commencer à descendre sachant qu’à ce moment, sa vitesse vaut \(Vs = {V_0}\sin \alpha \). 1pt
3.3.2- Montrer que la valeur de sa vitesse à son arrivée au sol a pour expression \({V_{\max }} = \sqrt {2gh + V_0^2} \), puis calculer sa valeur. 1pt

PARTIE II : ÉVALUATION DES COMPÉTENCES / 16 points

Situation problème 1 / 10 points
A la suite de son succès au Probatoire C. Ali, grâce à l’appui financier de son grand-père organise au village avec ses amis une soirée récréative. Il dispose pour cela d’un groupe électrogène de 1800 W, un interrupteur, des câbles en argent, en cuivre et en aluminium, un électrophone de puissance 750 W, des disques, un ventilateur de 300 W et les autres accessoires nécessaires. Son grand-père lui donne 18900 FCFA dont les 2/3 sont destinés à l’achat des accessoires autres que le carburant. Le litre de carburant coûte 630 FCFA. Le groupe électrogène consomme en moyenne 2,5 L/heure de carburant.
Consigne : Lire le texte ci-dessus. A l’aide de vos connaissances et des informations tirées du texte, effectuer les tâches suivantes.
Tâche 1 : Aides Ali à déterminer le nombre convenable d’ampoules de 75W à acheter pour son montage et propose lui un montage qui minimiserait au maximum les pertes d’énergies. 3 pts
Tâche 2 : La soirée débute à 19h. Peut-on savoir à quelle heure elle s’achèvera ? Et quel serait le débit de la consommation du carburant par le groupe électrogène si Ali veut que la soirée prenne fin à 3h du matin ? 4 pts
Tâche 3 : Le camarade d’Ali lui propose de mettre pendant la soirée le groupe électrogène ci-dessus dans la chambre où dort sa petite sœur pour éviter le vol de cet engin. Que penses-tu de cette proposition ? 3 pts

Situation problème 2 / 6 points
Pendant les vacances au village, Madame TALLA souhaite apprêter de l’eau de bain pour son époux et son beau-frère. Les deux ont besoin de 100 L d’eau tiède à la température de 37°C. Le robinet d’eau chaude délivre de l’eau à 75°C, tandis que le robinet d’eau froide délivre de l’eau à 20°C.
Le compteur d’eau chaude de Madame TALLA marque dans sa réserve 50 litres d’eau tandis que celui d’eau froide 100 litres.
Tâche 1 : Expliques à Madame TALLA comment elle peut procéder pour obtenir les 100 litres d’eau de bain tiède dont ont besoin ses époux. 3 pts
Tâche 2 : Examines si les réserves d’eau de Madame TALLA lui permettront de satisfaire les besoins de ses époux.3 pts