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