Probatoire
Physique
C & E
2012
Enoncés
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Exercice 1: Optique géométrique
A– Réflexion et réfraction de la lumière
Dans un vase contenant de l’eau, on introduit un miroir-plan (M) dont la surface réfléchissante est inclinée d’un angle β inconnu sur la surface libre que l’on admettra horizontale.
Un rayon lumineux tombe sur la surface de l’eau sous une incidence
i = 30°. Après réfraction de l’eau, il arrive perpendiculairement sur la surface réfléchissante du miroir. La figure ci-dessous traduit la situation.
1. Tracer la marche du rayon lumineux à travers le système optique.
2. Calculer l’angle de réfraction r du rayon lumineux dans l’eau.
3. En déduire la valeur de l’angle d’inclinaison β du miroir sur la surface libre de l’eau.
On prendra l’indice de réfraction de l’eau : n = 4/3.
B ) Lentilles
1. Construire graphiquement l’image définitive A’’B’’ de l’objet AB que donne le système lentille (L)-miroir-plan (M) représenté sur la figure ci-dessous document à remettre avec la copie.
2. Donner les caractéristiques de cette image définitive (Nature, sens, hauteur et position par rapport à la lentille).
Exercice 2 : Instrument optique
A– L’œil
Recopier puis compléter le tableau suivant portant sur les anomalies de l’œil et leurs modes de corrections
|
Anomalies |
Manifestations chez le patient |
Type de lentilles correctrices |
|---|---|---|
|
Presbytie |
||
|
Myope |
||
|
Hypermétropie |
B– Etude du microscope
1. Décrire sommairement le principe du microscope.
2. Définir l’intervalle optique Δ d’un microscope.
3. L’intervalle optique Δ d’un microscope vaut 10 cm. Son oculaire et son objectif ont respectivement pour distance focales f1 = 2 cm et f2 = 2 mm. Calculer sa puissance intrinsèque P.
Exercice 3 : Energie électrique
A– Echanges d’énergie dans un circuit électrique
Un générateur (E = 20,00V, r = 1Ω) est monté aux bornes d’une portion de circuit monté en parallèle comprennent:
· Un résistor de résistance R = 20Ω.
· Un moteur électrique de f.c.é.m. E’ = 12V et de résistance interne r’ = 2Ω.
1. Faire le schéma du circuit.
2. L’intensité I du courant produit par le générateur vaut 3,2 A. calculer :
2.1. Les intensité I1 et I2 des courants respectivement dans le moteur et dans le résistor R.
2.2. Les rendement ƞ du moteur.
3. Etablir le diagramme des échanges d’énergie entre les dipôles du circuit ci-dessus lorsque le générateur fonctionne.
B– Etude d’un alternateur
1. Enoncé de la loi de Lenz.
2. Établir la liste des éléments principaux d’un alternateur et donner le rôle de chacun.
3. Expliquer sommairement le fonctionnement d’un alternateur.
Exercice 4 : Energie mécanique
Une voiture de masse m = 1000 kg en mouvement, aborde une côte qu’on assimile à un plan incliné dans le sens de la montée, avec une vitesse v0 = 20 m.s-1 , la ligne de plus grande pente du plan est incliné d’un angle α sur l’horizontale. Elle se déplace sous l’action d’une force motrice \(\overrightarrow F \) d’intensité constante et parallèle à la route. Après avoir parcouru une distance d = 80m, sa vitesse ne vaut plus que 18m.s-1 . Les forces de frottement sur la route sont équivalentes à une force unique d’intensité constante f = 200N.
1 En utilisant le théorème de l’énergie cinétique, calculer l’intensité de la force motrice lors du parcours ci-dessus.
2 Le niveau de référence pour l’énergie potentielle de pesanteur du système {voiture-Terre} est pris à l’horizontale du point de la
route où commence la montée. Calculer, à la fin du parcours ci-dessus :
2.1. L’énergie cinétique EC de la voiture.
2.2. L’énergie potentielle EP du système {voiture-Terre}.
2.3. L’énergie mécanique E du système {voiture-Terre}.
Prendre sinα = 0,04 et g = 10 N.kg-1.
