PARTIE I ÉVALUATION DES RESSOURCES / 24 pts

EXERCICE 1 : VÉRIFICATION DES SAVOIRS / 8pts

1-Définitions 0,75ptx2
• Punctum Remotum : Point le plus éloigné que l’œil peut voir sans accommodation.
• Générateur électrique : Dispositif capable de transformer une forme quelconque d’énergie en énergie électrique.
2-Enonçons la loi de Lenz. 1pt
« Le sens du courant induit est tel que par ses effets électromagnétiques, il s’oppose toujours à la cause qui lui donne naissance. »
3-Donner les unités des grandeurs suivantes et leur symbole. 0,75ptx2=1,5pt
Grandeur unité Symbole de l’unité
• Travail d’une force : Joule ( J )
• Flux magnétique : Weber (Wb)
4-Pour un circuit à une maille qui comprend des générateurs et des récepteurs, écrivons la relation traduisant la loi de Pouillet. 1,5pt
Relation traduisant la loi de Pouillet
$$I = \frac{{\sum E - \sum {E'} }}{{\sum R }}$$
5 Différence entre spectre continu et spectre discontinu : 0,75ptx2=1,5pt
• Un spectre est continu si la passage d’une radiation colorée à l’autre se fait progressivement sans aucune interruption.
• Un spectre discontinu est constitué de radiations colorées sur un fond noir et dont les limites sont nettement perceptibles.
6 La distance entre le foyer principal image de l’objectif et le foyer principal objet de l’oculaire est appelée intervalle optique 1pt

EXERCICE 2 : APPLICATION DES SAVOIRS / 8pts

1 Calcule de l’énergie mécanique du drone : $E = {E_C} + {E_P} =$ $\frac{1}{2}m{V^2} + mgh$
AN : $E = 1200J$
2 Calcule de la quantité de chaleur cédée par l’eau: $Q = m.C\left( {{\theta _f} - {\theta _i}} \right)$
AN : $Q = - 1,7 \times {10^6}J$
3 Calcule de la vergence du système: $C = {C_1} + {C_2}$
AN : $C = - 8 + 16 = 8\delta$
4 Calcul de la tension aux bornes du générateurs : $U = E - rI$ 1pt
AN : $U = 20V$
5 Calcule de l’énergie transportée par la radiation : $E = h.\upsilon$ 1pt
AN : $E = 2,92 \times {10^{ - 19}}j$

Exercice 3 : Utilisation des savoirs.

1 Énergie mécanique.
1.1 Schéma :
1.2 Calcule de la variation de l’énergie cinétique : $\Delta E = {E_C}(B) -$ ${E_C}(A) = \frac{1}{2}m(V_B^2 - V_A^2)$ 1 pt
AN : $\Delta E = 2400J$
1.3 Calcule de la longueur du plan. On a d’après le théorème de l’énergie cinétique : $\Delta E_{C} = \sum {W({{\overrightarrow F }_{ext}})}$ $= W(\overrightarrow P ) + W(\overrightarrow R )$ avec $W(\overrightarrow R ) = 0$ sa droite d’action étant perpendiculaire à la droite d’action du vecteur déplacement.
$\Delta {E_C} = \frac{1}{2}m(V_B^2 - V_A^2)$ $= W(\overrightarrow P ) = mgAB\sin \alpha$
Ainsi $AB = \frac{{\Delta {E_C}}}{{mg\sin \alpha }}$
AN : $AB = 40$ m

2 Énergie électrique

2.1 Calcule de l’intensité du courant électrique : d’après la loi de Pouillet, on $I = \frac{{E - E'}}{{r - r'}}$ 0,5pt
AN : $I = 1,9A$ 0,5pt
2.2 Exprimons et calculons :
a) La puissance utile de l’électrolyseur : $Pu = E' \times I$ AN : $Pu = 3,8W$ 0,5pt
b) Puissance dissipée par l’électrolyseur : ${P_i} = r'{I^2}$ AN : ${P_i} = 0,36W$ . Cette perte est due à l’effet joule. 0,5pt
3 Rendement de l’électrolyseur : rapport entre la puissance utile et la puissance reçue.
$R = \frac{{{P_u}}}{P} = \frac{{{P_u}}}{{{P_u} + {P_i}}}$ 1pt
AN : $R = 0,9134 \times 100$ $= 91,34\%$

4 Microscope

4.1 Calcul de l’intervalle optique : $\Delta = {O_1}{O_2} -$ $(f{'_1} + f{'_2})$. 1pt
AN : $\Delta = 10cm$
4.2 Calcul de la puissance intrinsèque : $Pi = \frac{\Delta }{{f{'_1}f{'_2}}}$ 1pt
AN : $Pi = 125\delta$

PARTIE II : EVALUATION DES COMPETENCES

SITUATION1
1 Problème : Départager les deux camarades en vérifiant l’existence ou non des frottements sur la piste.
Actions :
• Évaluer l’intensité de la force de poussée en l’absence de frottement par application du théorème de l’énergie cinétique
• Comparer le résultat à la valeur fournie et conclure.
Résolution :
Représentons les forces appliquées au système en l’absence des frottements : 1 pt
D’après le théorème de l’énergie cinétique
$\Delta {E_C} = W(\overrightarrow P ) +$ $W(\overrightarrow R ) + W(\overrightarrow F )$
$V = cte$ alors $\Delta {E_C} = 0$
$W(\overrightarrow P ) + W(\overrightarrow R )$ $+ W(\overrightarrow F ) = 0$
$mgL\sin \alpha + 0$ $+ FL = 0$
$F = mgL\sin \alpha$ soit $F = 435,77N$
Comparaison : $435,77N \prec 600N$
La force théorique en l’absence de frottement étant inferieure à la force expérimentale, on peut conclure qu’ils existent des frottements sur la piste. C’est donc l’élève ONANA qui a raison. 1 pt

Problème : Prendre position sur chaque valeur donnée par KENFACK :

Actions :
Retrouver par calcul les différentes valeurs et comparer aux valeurs données.
• Travail du poids de la voiture : $W(\overrightarrow P ) = - mgAB\sin \alpha$ $= - 87155,74J$ ce qui est diffèrent de $- 100 000J$. Donc LIBII n’a pas raison sur le travail du poids d’un corps ; 1 pt
• Travail de la réaction du plan : il sera égal au travail de la force de frottement car le travail de la composante normale de la réaction est nul. D’après la situation1, on peut vérifier que $f = F - mg\sin \alpha$ $= 164,23N$, $W(\overrightarrow f ) = - f \times AB$ $= - 32846J$ donc LIBII a raison concernant le travail de la réaction ; 1 pt
• Travail de la force de poussée : $W(\overrightarrow F ) = F \times AB$ $= 120000J$, LIBII a raison sur le travail de la force de poussée ; 1 pt
• Puissance de la force de poussée : $P = \frac{{W(\overrightarrow F )}}{t} =$ $\frac{{120000}}{{10 \times 60}} = 200W$, LIBII n’a pas raison sur la puissance de la force de poussée. 1 pt

SITUATION2

Départager les deux amis sur le terme approprier
Action : comparer la longueur et le rayon. 1 pt
Résolution : $R = 2,5 cm$ et $L= 60 cm$. Calculons le rapport de $L$ par $R$. $\frac{L}{R} = \frac{{60}}{{2,5}} = 24$ donc $L = 24R$ soit $L \succ 10R$. Donc la longueur est très grande devant le rayon. Le terme appropriée pour cela est donc le solénoïde. C’est donc Alain qui a raison 1pt

2 Problème :
• Aider les deux camarades à trouver le nombre de spire et à représenter le champ magnétique et quelque ligne de champ. 1.5 pt
Nombre de spire : $B = 4\pi \times {10^{ - 7}}\frac{{NI}}{L}$ $\Rightarrow N = \frac{{B.L}}{{4\pi \times {{10}^{ - 7}}I}}$
AN $N = 600$ spires
• Vecteur champ magnétique et faces de la bobine 2 pt
• Quelques lignes de champ : 2pts