PARTIE I : ÉVALUATION DES RESSOURCES / 24 points

Exercice 1 Vérification des savoirs / 8points

1.1. Définir : énergie d’ionisation, fusion nucléaire, capteur, oscillateur harmonique.2pts
1.2. La relation de Compton s’écrit : \(\lambda ' - \lambda = \frac{h}{{mc}}\left( {1 - cos\theta } \right)\), donner les noms et les unités des différentes grandeurs physiques qui interviennent dans cette relation. 2 pts
1.3 Répondre par « Vrai » ou « Faux » aux propositions suivantes.1 pt
1.3.1. L’espace situé entre les armatures d’un condensateur est conducteur.
1.3.2. Deux ondes sont en quadrature de phase si leurs amplitudes respectives sont de signe opposées.
1.4. Citer deux applications de la radioactivité.1 pt
1.5. QCM. Trouver la proposition vraie. 1pt
1.5.1. Un oscillateur qui a pour équation horaire \(\theta (t) = {\theta _m}\cos \left( {\omega t + \phi } \right)\), \(\theta \) en radians, effectue un mouvement :
(i) uniformément accéléré ;
(ii) rectiligne sinusoïdal ;
(iii) circulaire sinusoïdal ;
(iv) curviligne.
1.5.2. Les niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène sont quantifiées et son spectre est l’ensemble des radiations échangées par l’atome d’hydrogène avec le milieu extérieur. Dans ce cas,
(i) les raies d’émission correspondent exactement à celle d’absorption, les spectres d’émission et d’absorption sont complémentaires ;
(ii) l’énergie d’ionisation de l’atome est négative ;
(iii) l’énergie d’un niveau dépend du photon absorbé ;
(iv) l’émission d’un photon correspond au passage de l’atome d’un niveau d’énergie inférieur à un niveau d’énergie supérieur.
1.6.On désire installer dans une maison un système d’allumage automatique de lumière dès qu’il fait sombre dans la pièce. Quel peut être l’actionneur ?1 pt

Exercice 2: Application des savoirs / 8 points

Les parties 1 et 2 sont indépendantes

Partie 1 :Oscillateur mécanique / 4 points

On considère le système schématisé sur la figure 2.
Image plan horizontal
Le ressort (R) est à spires non jointives et sa masse est négligeable. Sa raideur est k = 80 N/m et sa longueur à vide \({l_o} = 15\) cm. Les solides A et B de masses respectives \({m_A} = 500\) g et \({m_B} = 500\) g sont reliés entre eux par un fil inextensible de masse négligeable passant par la gorge d’une poulie Γ de masse négligeable, mobile sans frottement autour de son axe. Le solide B se déplace sans frottements sur le plan horizontal.
1.1. Le système est considéré à l’équilibre.
1.1.1. Montrer qu’on peut écrire : \({m_A}g - k\Delta {l_0} = 0\) où \(g\) est l’intensité de la pesanteur et \(\Delta {l_0}\) l’allongement du ressort. 1 pt
1.1.2. Calculer la valeur numérique de \(\Delta {l_0}\). 0,5 pt
1.2. A partir de la position d’équilibre, on déplace verticalement le solide A de 5,0 cm vers le bas, puis on l’abandonne sans vitesse initiale. La position de B est repérée par l’abscisse x de son centre d’inertie \({G_B}\), sur l’axe x’x dont l’origine O coïncide avec la position de \({G_B}\) à l’équilibre.
1.2.1. Montrer que le solide B effectue un mouvement rectiligne sinusoïdal de période propre \({T_o}\) dont on donnera l’expression en fonction de \({m_A}\), \({m_B}\) et \(k\). 1,5 pt
1.2.2. Donner l’expression de la loi horaire du mouvement. 1 pt

Partie 2 : Interférences lumineuses/ 4 points

Un dispositif de fentes de Young en interférences lumineuses possède les caractéristiques suivantes : \(a = {F_1}{F_2} = 0,5\,mm\) et D = 1 m; ou D est la distance séparant l’écran d’observation et le plan des fentes \({F_1}\) et \({F_2}\). La source principale S envoie vers l’écran contenant \({F_1}\) et \({F_2}\) un faisceau lumineux monochromatique de longueur d’onde \(\lambda \).
2.1. Qu’observe-t-on sur l’écran parallèle au plan des fentes ? 1 pt
2.2. On mesure sur l’écran la distance L séparant la cinquième frange brillante et la quatrième frange sombre de part et d’autre de la frange centrale. Calculer la longueur d’onde de la lumière sachant que L= 7 mm. 1,5pt
2.3. On déplace la source S d’une distance de 0,05 mm dans le sens de fente \({F_2}\). De quelle distance et dans quelle sens se déplace le système de franges ?
On donne la distance entre S et le plan des fentes d= 0,25 m 1,5pt

Exercice 3 Utilisation des acquis / 8 points

Les parties 1 et 2 sont indépendantes

Partie 1 : Oscillateurs électriques /  4 points

On réalise le montage suivant comportant : un générateur de f.é.m. E = 9 V et de résistance interne négligeable ; un condensateur dont la capacité varie entre 40 et 80 μF ; une bobine d’inductance L = 1,0 H et de résistance r = 10 Ω ; un conducteur ohmique de résistance R = 5 Ω.
L’interrupteur K est placé en position (1) puis basculé en position (2), l’acquisition des données commençant toujours au moment de ce basculement.
1.1. Quelles sont les grandeurs visualisées sur les voies \({Y_1}\) et \({Y_2}\)?
L’une de ces grandeurs permet de connaître les variations de l’intensité du courant.
Laquelle et pourquoi ? 1,5 pt
1.2. Un système d’acquisition a permis d’obtenir l’allure de l’évolution de la tension aux bornes du condensateur en fonction du temps. Cette dernière est représentée ci-dessous :
Quelle est la nature des oscillations dans le circuit ? Justifier cette évolution.0,75 pt
1.3. A partir de l’enregistrement ci-dessus, déterminer la pseudo-période ou la période des oscillations.
En déduire la capacité du condensateur pour cette expérience.
La valeur obtenue est-elle compatible avec les données de l’énoncé ? 1,75 pt

Partie 2 : Mouvement dans le champ de pesanteur / 4 points

Sur un plan incliné d’un angle \(\alpha \) par rapport à l’horizontale, un mobile de masse m glisse sans frottements. Le mobile est lancé avec une vitesse initiale \(\overrightarrow {{v_0}} \) faisant un angle \(\beta \) avec la direction horizontale du plan incliné. On désigne par A la position initiale du centre d’inertie dont la position est repérée par une table à digitaliser.
Les coordonnées du centre d’inertie, dans le repère \((A;\vec i,\vec j,\vec k)\) avec \({\vec i}\) dirigé selon l’horizontale du plan, \({\vec i}\) selon la ligne de plus grande pente et vers le haut et \({\vec i}\) normal au plan orienté vers le haut, sont saisies par un ordinateur qui calcule en outre les valeurs des coordonnées du vecteur vitesse à différentes dates.
2.1. Exprimer l’accélération du centre d’inertie du mobile, puis les équations horaires du mouvement. 1,5 pt
2.2. Déterminer l’équation de la trajectoire.0,5 pt
2.3. L’ordinateur donne :
- A la date 0,1s : x = 5,64 cm ; y = 3,96 cm ; v_x = 0,564 m/s ; v_y = 0,229 m/^s
- A la date 0,3s : x = 16,92 cm ; y = 18,45 cm ; v_x = 0,564m/s ; v_y = -0,441m/s ; g = 9,8 m/s²
A partir de ces données, calculer les valeurs de la vitesse initiale v0, de l’angle \(\alpha \) et de l’angle \(\beta \). 2 pts

PARTIE II : ÉVALUATION DES COMPÉTENCES / 16 points

Situation-problème1 / 8 points

Après la première évaluation de physique dans une classe de terminale C d’un établissement, deux élèves de cette classe, Ombolo et Nébah sont en désaccord à l’exercice 2 où il était demandé d’exprimer l’énergie E d’un tube de liquide en fonction de sa viscosité dynamique \(\eta \), de sa longueur L, de son rayon R, du débit volumique \({D_V}\) et d’une constante adimensionnée k. Ombolo dit avoir trouvé \(E = k\frac{{\eta {D_V}{L^2}}}{{{R^2}}}\) et Nébah \(E = k\frac{{\eta {D_V}L}}{{{R^4}}}\).
L’intensité de la force de viscosité est donnée par \(f = \eta S\frac{{dv}}{{dx}}\), avec S une surface, \(v\) une vitesse et \(x\) une longueur. Le débit volumique \({D_V}\) est défini par : \({D_V} = \frac{V}{t}\), avec \(V\) le volume et \(t\) le temps.
Tâche : En exploitant les informations ci-dessus, départage les deux élèves.8 pts

Situation-problème 2 / 8 points

Au terme d’une enquête épidémiologique menée à Kolofata dans la région de l’Extrême Nord Cameroun, deux espèces d’anophèles ont été capturées : il s’agit de Anophèles gambiae et Anophèles funestus. Ces moustiques injectent par piqûre dans le sang des parasites, responsable de la forme mortelle du paludisme dans cette région. Néanmoins, la résistance de ces parasites aux traitements a conduit à la découverte de plusieurs médicaments antipaludiques.
Le processus de recherche de médicaments étant extrêmement long et très coûteux, l’utilisation de l’outil informatique est recommandée pour la sélection rapide des potentiels médicaments.
Ainsi, un logiciel modélise l’action des médicaments sur le parasite par l’interaction électrostatique entre médicament et plasmodium. Ce logiciel contient les informations contenues dans le tableau ci-dessous.
Un médicament ne peut bloquer l’action biologique d’un parasite et conduire à la guérison que lorsque la structure géométrique du système médicament-parasite est stable ; en d’autres termes, les forces électriques qui s’exercent sur le plasmodium se compensent.
Tâche:A l’aide des informations ci-dessus, prescrivez une ordonnance à un patient dont l’examen de sang révèle qu’il souffre du paludisme.8pts