Physique Theorique · Collège Prive Bilingue Larousse · Séquence 3 · Tlec · Janvier 2025
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Exercices, méthodes & corrigés (6)
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Méthodes et corrigés
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Exercice 1
Mécanique
1- Définir: référentiel géocentrique, satellite géostationnaire 2pts 2- Enoncer le théorème de Huygens 2pts 3- Choisir la bonne réponse par les propositions suivantes: 2pts 3.1- L'expression de l'altitude maximale h atteinte par un projectile lancé du sol avec une vitesse Vo qui fait un angle θ avec la verticale s'écrit : a) h = 2 va cos20/g ; b) h = v0 sin20/2g ; c) h = vsin20/g ; d) aucune réponse exacte 3.2- L'expression de la vitesse d'un satellite s'écrite : a) v = RT * sqrt(g0/(Rr+h)) ; b) V= sqrt(g0 RT/(Rr+h)) ; c) V = RT * sqrt(g0/(Rr+h)) ; d) aune réponse exacte 4- Répondre par Vrai ou Faux 2pts 4.1- Les lois de kepler s'appliquent aux planètes 4.2- Le champ gravitationnel terrestre est uniforme 4.3- La trajectoire d'un satellite géostationnaire est nécessairement dans le plan équatorial. 4.4- Les satellites géostationnaires évoluent à 34000km d'altitude.
8 ptsExercice 2
Gravitation
1- Champ électrique: /2pts On place une charge q = -30.10^-°C en un point A situé à 0,50m d'un point B 1.1- Représenter le vecteur champ électrique crée par cette charge du point B 1pt 1.2- Déterminer l'intensité de ce champ crée en B. on donne k = 9.10^+9N.m².C^-1 1pt 2- Analyse dimensionnelle / 2pts Voici trois expressions pour la période de révolution d'une sonde en orbite autour de la planète Mercure où M est la masse de la planète et r le rayon de l'orbite circulaire de la sonde : Τ = 2π * sqrt(r/GM) ; Τ = 2π * sqrt(r^3/GM) ; Τ = 2π * sqrt(GM/r^3) ; Sachant que G a pour dimension L3M-1T-2. Donner la meilleure expression de la période T. 2pts 3- Forces et champ gravitationnel / 4pts Un satellite assimilé à u point matériel P de masse m est situé sur l'axe Terre. Lune à la distance 42000km du centre T de la terre. Le vecteur unitaire u est dirigé de T vers P. 3.1- Représenter le vecteur champ de gravitation Gr/p crée par la terre au point P, puis donner expression vectorielle. 1pt 3.2- Calculer l'intensité de Gr/P 1pt 3.3- On suppose maintenant que le satellite est situé à une distance x du centre T de la terre et que la distance est d = TL = 3,84 × 10^5km 3.3.1- Exprimer la force gravitationnelle résultante F(x) exercée sur le point P par les deux astres. 1pt 3.3.2- Déterminer la distance au centre de la terre XE du point d'équigravité E où le satellite se trouve en équilibre. 1pt On donne : G = 6,710^-11USI
8 ptsExercice 3 Partie A
Mécanique
Partie A: Mouvement d'un solide / 4pts La piste de lancement d'un projectile M comprend une partie rectiligne horizontale ABC et une portion circulaire CD, centrée en O de rayon r=1m, d'angle au centre a = 60° et telle que OC soit perpendiculaire à AC. Le projectile M, assimilable à un point matériel de masse m=0,5kg, est lancé suivant AB de longueur 1m avec une force constante F, horizontale et ne s'exerçant qu'entre A et B. 1/- En appliquant le théorème de l'énergie cinétique, déterminer l'intensité minimale à donner à F pour que le projectile quitte la piste en D. 1pt 2/- L'intensité de la force est égale à 150N. Donner la valeur numérique de la vitesse V avec laquelle lé projectile quitte la piste en D. 1pt 3/- Donner l'équation de la trajectoire du solide au-delà de D dans un repère orthonormal d'origine D. 1pt 4/- Quelle est la hauteur maximale atteinte au-dessus de l'horizontale ABC ? 1pt On néglige tous les frottements Donnée: g=10m/s²
4 ptsExercice 3 Partie B
Électricité
Partie B : Mouvement d'une particule / 4pts Une particule a (ion H2+), animée d'une vitesse Vo = 1500km/s est accéléré entre deux électrodes A et B distances de 10cm. 1- Quel doit être le signe de la tension UAB? 1pt 2- Donner la valeur de UAB Sachant qu'en B la vitesse de la particule est égale à 2000km/s. 1,5pt 3- En admettant que le champ électrique est uniforme entre A et B, calculer la durée du trajet AB. 1,5pt Donnée: ma = 6,64 × 10-27kg
4 ptsSituation-problème 1
Cinématique
Lors des championnats du monde d'athlétisme, le vainqueur de l'épreuve du lancer du poids à la médaille d'or s'il parvient à propulser le boulet à plus de la distance D=20m de sa position initiale. L'essai de la Camerounaise MBANGO est modélisé par les caractéristiques dans les documents suivants : Document 1 (graphique Vx(m/s) vs t(s)) et Document 2 (graphique Vy(m/s) vs t(s)) sont fournis, ainsi qu'un schéma montrant les conditions initiales de l'élan (angle de 30 degrés par rapport à l'horizontale, hauteur initiale h=0). Pour simplifier les raisonnements on ne travaillera que sur le centre d'inertie G du boulet métallique dont le mouvement a lieu dans le plan vertical, en outre, au cours de son mouvement, le boulet est soumis uniquement à son poids et que dans cette région la valeur du champ de pesanteur est g=9,8m/s².. Le boulet à quitté la main de l'athlète à la position indiquée dans le document. Dire si la camerounaise a eu la médaille d'or ou non.
8 ptsSituation-problème 2
Cinématique
Dans un match de football, on parle de corner au bénéfice de l'équipe adverse lorsqu'un joueur met le ballon hors de son camp par la largeur du stade passant par la ligne de ses buts. Le joueur adverse Fouda, pose alors le ballon (B) au point de corner. A l'aide du picd, il propulse le ballon qui décolle avec une vitesse Vo contenue dans un plan vertical parallèle à la ligne des buts Vo fait avec l'horizontale du point de départ un angle a et pour module Vo = 64,8km.h^-1 On appelle premier poteau de la cage des buts, pour le gardien, le poteau qui est le plus proche du ballon avant son départ. Il est situé à 3040cm du point de corner. Le second poteau est le plus éloigné. La largeur des buts est de 720cm. On donne g=10m/s² La situation est décrite par la figure suivante : (Image montrant le point de corner B, les poteaux avec des distances 3040cm et 720cm, et le vecteur vitesse initiale Vo avec l'angle alpha). Le corner sera dit réussi par le tireur si le ballon tombe entre le premier et deuxième poteau. Prononce-toi sur la valeur de l'anglea, par un encadrement pour que le corner soit réussi.
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