Partie l- Évaluation des ressources / 24 points

Exercice 1 : Vérification des savoirs/ 8 points

1. Définir : grandeur sinusoïdale, potentiel d'arrêt d'une cellule photoémissive. 2 pt
2. Énoncer la loi de Coulomb. 2 pt
3. Donner le symbole normalisé d'un condensateur. 1 pt
4. Donner la condition pour obtenir le phénomène d'interférence à partir de deux sources \({O_1}\) et \({O_2}\). 2 pt
5- Répondre par Vrai ou Faux 1 pt
5-1 Deux grandeurs physiques de natures différentes peuvent avoir la même dimension.
5-2 L’énergie emmagasinée par un condensateur vérifie la relation \(Q = CU\). .

Exercice 2 :Application des savoirs / 8 points

1. Phénomènes ondulatoires / 4 points

On admet qu'avec les fentes de YOUNG, la différence de marche entre les rayons \({S_1}M\) et \({S_2}M\) qui interférent en un point \(M\) de l'écran \(E\) est \(\delta = \frac{{ax}}{D}\) que pour la frange brillante d’ordre \(k\), \(\delta = k\lambda \) (avec \(k \in {\mathbb{Z}^*}\))
1.1 Exprimer \(x\) en fonction de \(k\), \(\lambda \), \(a\) et \(D\) 1pt
1.2 Sachant que l’interfrange \(i = {x_{k + 1}} - {x_k}\), Donner l’expression de \(i\) en fonction de \(a\), \(D\) et \(\lambda \), (longueur d'onde de la radiation lumineuse émise par la source S). 1 pt
1.3 Déterminer l’interfrange \(i\) si la distance entre la frange centrale et la 9ème frange brillante est \(d = 8\) mm. 2 pt

2. Circuit RLC /4 points

Entre deux points \(P\) et \(Q\), on maintient la différence de potentiel sinusoïdale est \(u = 141,1\sin \omega t\) en volt.
2.1 La pulsation étant égale à \(100\pi \)rad/s, calculer la fréquence et la valeur efficace de cette tension. 2 pt
2.2 On place entre \(P\) et \(Q\) une bobine \((L, r)\) et un condensateur \(C\), en série.
Déterminer l’impédance \(Z\) du circuit. On donne: \(L = 0,1 H\); \(r = 2\Omega \); \(C = 2 \times {10^{ - 6}}F\) 2 pt

Exercice 3 : Utilisation des savoirs/ 8 points

1. Radioactivité /4 points

Le polonium \(210\left( {{}_{84}^{210}Po} \right)\) est un nucléide \(\alpha \) , le noyau fils est un isotope du plomb \(\left( {{}_{82}^{206}Pb} \right)\).
1.1 Écrire l’équation de désintégration d'un noyau de polonium 210. 2 pt
1.2 La demi-vie du polonium 210 est T = 138 jours.
1.2.1 Déterminer sa constante radioactive \(\lambda \). 1pt
1.2.2 Un échantillon de polonium 210 a une activité \({A_0} = {10^{10}}\)Bq à \(t = 0\). Calculer le nombre \({N_0}\) de noyaux présents dans l’échantillon si \(\lambda = 5,81 \times {10^{ - 8}}{s^{ - 1}}\) 1 pt

2. interférences mécaniques /4 points

On dispose d'un diapason entretenu électriquement dont les branches sont animées d'un mouvement sinusoïdal de fréquence 200 Hz et d'amplitude \(a\). A une branche du diapason, on fixe une tige supportant deux pointes distantes de 1,4 cm et produisant en deux point \({S_1}\) et \({S_2}\) de la surface d’un liquide, deux perturbations en phase et de même amplitude. Les ondes se propagent à la surface du liquide avec une vitesse \(V = 0,4m/s\).
2.1 Déterminer l'état vibratoire d'un point \(M\) situé à 18 mm de \({S_1}\) et à 9 mm de \({S_2}\). 2 pt
2.2 Déterminer le nombre de ligne d'amplitude maximale entre \({S_1}\) et \({S_2}\). 2 pt

Partie II : Évaluation des compétences / 16 points

Situation problème
Au cours d’un concours scientifique, deux tâches sont proposées à chaque groupe de deux candidats. Lors du passage du groupe constitué de AKONO et BENJl, les tâches suivantes leur sont proposés : '
Tâche 1
Il leur est demandé d’identifier le satellite géostationnaire parmi les quatre ci-après.
Après un travail individuel, les deux sont en désaccord sur la réponse à donner.
Tâche 2 .
Il leur est demandé de déterminer la tension \(U\) entre les plaques \({P_1}{P_2}\); qui permet de loger, les ions \(B{r^ - }\) dans le trou \(P\) après avoir été successivement accélérés entre \(O\) et \(A\) et subit une déviation sous l'effet du champ magnétique (voir figure ci-dessous)
Les deux amis proposent les résultats différents. AKONG propose \(U = 1,00 \times {10^3}V\) et le BENJI propose \(U = 1,00 \times {10^2}V\).
Informations utiles :
Sur le satellite
• Orbite circulaire et vitesse constante.
• L'orbite géostationnaire est une orbite située à 35786 km d’altitude dans le plan équatorial.
• Expression de la vitesse du satellite : \(V = {R_T}\sqrt {\frac{{{g_0}}}{{\left( {{R_T} + h} \right)}}} \)
Données:
Rayon de la Terre \({R_T} = 6371km\)
Intensité du champ gravitationnel sur la surface de la terre \({g_0} = 9,8m/{s^2}\).
Sur la déviation des ions
Les ions entrent dans la chambre d'accélération par le point 0 sans vitesse initiale.
Expression du rayon de courbure de la trajectoire des ions : \(R = \frac{{m.V}}{{\left| q \right|.B}}\)
Données: AP = 0,811 m; B = 0,1 T; \(q = - 1,6 \times {10^{ - 19}}C\), \(m = 1,31 \times {10^{ - 25}}kg\)
En exploitant tes informations ci-dessus et à l'aide d'une démarche scientifique,
1. Départage AKONO et BENJI sur le satellite qui correspond. 8 pt
2. Aide les deux candidats à choisir le bon résultat. 8 pt