Probatoire
Physique
D & TI
2014
Enoncés
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L’épreuve comporte 03 exercice indépendants que le candidat traitera dans l’ordre de son choix.
Exercice 1: Optique géométrique et instruments d’optique.
1.1. Lentille minces /3 points.
1.1.1. Enoncer le théorème de vergence.
1.1.2. A une lentille (L1) de distance focale f1 = 10 cm, on accole une lentille (L2) de vergence C2 = -20 dioptries. Déterminer la vergence C de la lentille équivalente.
1.1.3. Devant une lentille (L3) de vergence C3 = -10 dioptries et à 15 cm de son centre optique, on place un objet AB de hauteur 10 cm.
a.) Déterminer les caractéristiques de l’image A’B’ de l’objet.
b.) Sur la planche à remettre avec la copie, faire en figure 1, une construction graphique de l’image à l’échelle E = 1/5.
1.2. Instruments d’optique .
1.2.1. Œil réduit
a) Faire le schéma annoté de l’œil réduit.
b) Citer deux défauts d’accommodation de l’œil puis donner pour chacun, son mode de correction.
1.2.2. Le microscope
Sur la planche à remettre avec la copie, en figure 2, l’image virtuelle C’D’ d’un petit objet CD par un microscope est donnée sur le schéma. Reconstruire l’objet CD.
Exercice 2: Energie électrique
Faire un schéma annoté de la pile Daniell puis écrire les équations aux électrodes
b) Courant alternatif
b).1. Définir un courant alternatif.
b).2. Donner une allure graphique du courant ci-dessus défini en fonction du temps. On montrera sur la courbe, la période et l’amplitude du courant.
2.2. Energie électrique dans une portion de circuit
Un circuit électrique comporte, montés en série les appareils suivants:
· Un générateur (E = 12 V; r = 0,5 Ω)
· Un moteur électrique (E’ = 4,5V; r’ = 1Ω)
· Un résistor de résistance R = 13,5 Ω.
2.2.1. Faire un schéma du circuit.
2.2.2. Calculer l’intensité I du courant dans le circuit.
2.2.3. Déterminer le rendement ρ du moteur.
2.2.4. Calculer l’énergie W consommée par effet Joule pendant 1 h 15 min dans le circuit en kilojoules.
2.2.5. Etablir le diagramme des échanges des énergies dans le moteur.
Exercice 3 : Energie mécanique
3.1. Travail d’une force en rotation
Pour écraser les arachides, une dame utilise une meule manuelle dont le bras de la manivelle mesure l = 40 cm. Elle produit une énergie W = 490 joules pour effectuer les 80 tours nécessaires à sa tâche.
a) Calculer l’intensité F de la force perpendiculaire à la manivelle et développée par son bras si on néglige les pertes d’énergie.
b) Préciser le phénomène qui permet d’admettre l’existence des pertes que l’on néglige.
3.2. Théorème de l’énergie cinétique et énergie mécanique
3.2.1. Enoncer le théorème de l’énergie cinétique.
3.2.2. Une caisse de masse m = 2 Kg que l’on supposera ponctuelle est lancée à partir du bas sur un plan incliné d’un angle α = 20° sur l’horizontale. Elle parcourt une distance d = 15 m avant de s’arrêter et de redescendre. On néglige les forces de frottements. La figure ci-contre illustre la situation.
a) Calculer sa vitesse initiale v.
b) Lors de la descente, calculer la valeur de son énergie mécanique E à mi-parcours. On prendra l’énergie potentielle de pesanteur égale à zéro sur le sol horizontal.
Prendre g = 9,8 N.kg-1 .
