Physique Theorique · Lycée de Banyo · Séquence 3 · Janvier 2026 · Tlec
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Exercices, méthodes & corrigés (11)
Chaque exercice de l’épreuve est isolé par l’IA : lisez l’énoncé, ouvrez la méthode pour être guidé sans réponse, ou le corrigé pour la résolution complète.
Méthodes et corrigés
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1.
Électromagnétisme
Un proton de masse mp = 1,67.10-27 kg pénètre dans un champ magnétique uniforme B = 0,25 T avec une vitesse de valeur V = 3,50.10^6 m. s-1 perpendiculaire au champ magnétique. Calculer le rayon R de l'arc de cercle décrit par le proton. On donne : e = 1,6.10-19 C.
1 pts2.
Circuits électriques
On dispose de deux condensateurs de capacités C1 = 8.10-6 F et C2 = 2.10-6 F. De quelle façon (en série ou en parallèle) doit-on associer ces condensateurs pour stocker le plus d'énergie, lorsqu'on établit aux bornes du montage une tension U = 400 V ? Justifier la réponse par des calculs et des schémas.
2 pts3.
Oscillations
Une roue de bicyclette comporte 28 rayons supposés dans un plan perpendiculaire à l'axe et régulièrement espacés. La roue tourne à la vitesse de N = 6 tr/s. On éclaire la roue à l'aide d'un stroboscope dont la fréquence des éclairs est comprise entre 50 et 300 Hz. Pour quelles valeurs de la fréquence des éclairs la roue parait immobile ?
1.5 pts4.
Oscillations
Un pendule élastique horizontal est constitué d'un solide de masse m = 200 g fixé à l'extrémité mobile d'un ressort de raideur K = 5 N.m-1. Il oscille autour de sa position d'équilibre avec une amplitude Xm = 5 cm. 4.1. Calculer l'énergie mécanique totale du système oscillant. 4.2. Calculer la pulsation propre de ce pendule. 4.3. Ecrire l'équation horaire des oscillations sachant qu'à l'instant (t = 0) initial le pendule est à sa position d'équilibre.
2 pts5.
Dynamique
Un véhicule aborde un virage de rayon r = 50 m sans déraper avec une vitesse V = 40 km.h-1. Les forces de frottement étant négligeables. Calculer l'angle d'inclinaison α de cette route. On donne g = 9,8 m. s-2.
1 ptsExercice 1
Oscillations
1. Définir: système oscillant ; Oscillateur harmonique. 2. Enoncer : 2.1- La loi de Laplace 2.2- Le théorème du centre d'inertie 3. Ecrire l'expression de : 3.1- Champ électrique créé par une charge q sur un point M à une distance d. 3.2- La force de gravitation universelle. 4. Donner le symbole normalisé d'un condensateur et l'expression de l'énergie électrique qu'il stock. 5. Soient les fonctions sinusoïdales de la figure ci-contre : 5.1- Donner l'amplitude de chaque fonction. 5.2- Dire quelle grandeur est en avance de phase sur l'autre ? 6. QCM : choisir sans justifier la bonne réponse : 6.1- L'incertitude type pour un appareil analogique est : : a- u = a / racine_carrée(3) b- u = (x% + n digit) / (Classe x calibre) c- u = t / racine_carrée(3) d- u = t / (100 * racine_carrée(3)) 6.2- La force électromagnétique de Laplace est donnée par la relation vectorielle : a- F = q v B (vectoriel) b- F = I (L croix B) c- F = I L B (scalaire) d- F = q (v croix B) 6.3- La période propre des oscillations d'un pendule torsion de masse m, de moment d'inertie J_delta et de constante de torsion C: a- T = 2π racine_carrée(J_delta / C) b- T = 2π racine_carrée(ml / mc) c- T = 2π racine_carrée(C / J_delta) d- T = 2π racine_carrée(C / J_delta)
8 ptsPartie 1
Électricité
Un condensateur est constitué par deux plaques horizontales P et P' distantes de d et de longueur l. En O pénètre un électron de charge q et de masse m, avec une vitesse v_o. On donne : v_o = 10^7 m/s; d = l = 4cm ; q = -e = -1,6. 10^-19 C ; m = 9,1. 10^-31 kg ; g = 9,8 m/s². 1.1- Quel doit être le signe de la plaque P pour que l'électron soit dévié vers le haut ? 1.2- Déterminer l'équation de la trajectoire. 1.3- Déterminer les coordonnées du point de sortie pour U = 400V.
3.5 ptsPartie 2
Gravitation
On considère un satellite (S) de masse m, évoluant sur une orbite circulaire à la distance r = R + h du centre O de la Terre. L'étude d'un tel mouvement est plus commode dans un référentiel géocentrique supposé galiléen. 2.1- En appliquant le théorème du centre d'inertie au satellite en mouvement dans la base de Frenet, montrer que le mouvement du satellite est circulaire uniforme. 2.2- Sachant que le satellite se déplace à la vitesse linéaire V, montrer que : V = R * racine_carrée(g / (R+h)) où R est le rayon de la Terre, g l'intensité du champ de pesanteur à la surface de la Terre et h l'altitude à laquelle se trouve le satellite. 2.3- Déduire l'expression de la période de révolution T du satellite en fonction de R, g et h.
2.5 ptsPartie 3
Oscillations
Un cerceau homogène de masse m et de rayon R est suspendu en O à un axe (delta) horizontal, perpendiculaire au plan du cerceau. On l'écarte de la position d'équilibre d'un angle faible θ_0 puis on l'abandonne sans vitesse initiale. On repère la position du cerceau par l'angle θ entre (OG) et la verticale (G étant le centre d'inertie du cerceau). On néglige tous les frottements et on prend g = 9,8 m. s-2 et pi² = 10. 3.1- Établir l'expression du moment d'inertie du cerceau par rapport à l'axe (delta). 3.2- Établir l'équation différentielle du mouvement du cerceau. 3.3- Pour quelle valeur du rayon R le cerceau bat-il la seconde ?
2 ptsSituation problème 1
Dynamique
Pour mettre une fusée en orbite, une organisation a besoin d'un « propulseur » délivrant une force de poussée F verticale, constante durant le décollage, d'intensité F = 16.10^6 N. Ce dispositif est commandé auprès d'un groupe d'ingénieurs qui réalisent le test suivant avant la livraison éventuelle. Test: Partant du repos, un corps (s) de masse M = 850 tonnes est propulsé à partir d'un point O et suivant un axe (Oz) vertical, orienté vers le haut. Ils constatent que le corps (s) atteint le point A d'altitude H = 1015,14 m après 15 secondes. Au point A, un dispositif approprié arrête le fonctionnement du propulseur ; le corps (s) continue son mouvement dans le champ de pesanteur. Pour éviter un choc entre le corps (s) dans sa chute et les grutiers chargés de la manutention, BITOLOK, responsable de la sécurité voudrait évaluer le temps d'attente (compté à partir de l'instant de lancement de (s)) avant tout passage par le point O, mais n'y arrive pas. Hypothèses: Le centre d'inertie de (s) est initialement confondu avec O ; On néglige la résistance de l'air. Données : Intensité du champ de pesanteur constant : g = 9,80 m. s-2 ; Vitesse de (s) au point A : V_A = 135,35 m. s-1. Information : dans les calculs, on considère la grue comme un point matériel au sol. En utilisant les informations ci-dessus et à l'aide d'une démarche scientifique : 1. Evalue si le test est concluant ou non. 2. Aide BITOLOK à atteindre son objectif.
8 ptsSituation problème 2
Électricité
L'usine ELEC est spécialisée dans la fabrication des électromètres (appareils permettant de mesurer la charge électrique). Chaque appareil doit subir préalablement des tests de conformité avant sa commercialisation. Avec un électromètre neuf, le responsable effectue une, mesure directe de la charge d'une particule (S) de m = 0,50 mg; celui-ci Indique q = +1,0.10^-9 C. Afin de vérifier la conformité de cet appareil, deux tests sont réalisés : Premier test : La particule est suspendue en un point support O par l'intermédiaire d'un fil en soie et placée dans une région où règne un champ électrique horizontal et uniforme E, orienté vers la droite. On constate que le fil s'incline d'un angle θ = 11,31° vers la droite. Deuxième test : Hypothèse : on néglige l'influence du poids. La particule est mise en mouvement avec une vitesse V de valeur constante dans un champ magnétique uniforme B tel que V et B soient perpendiculaire. On constate que le rayon de la trajectoire de la sphère est R = 10,0 m. Données : intensité de la pesanteur g = 10 N/ kg ; E = 1000 V/m ; B = 0,050 T ; V = 1,0 mm/s. 1. En utilisant les informations ci-dessus et à l'aide d'une démarche scientifique, examine si le premier test est concluant ou non. 2. Exploite les résultats des tests pour te prononcer sur la commercialisation de l'électromètre.
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