Physique · Collège Baba Simon de Misolle · Evaluation n° 3 · Classe Pd · Janvier 2021
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Exercices, méthodes & corrigés (4)
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Méthodes et corrigés
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Evaluation des Savoirs
Mécanique
1. Définir: Energie cinétique, Energie mécanique, Energie, Chaleur massique d'un corps homogène 2pts. 2. Citer les différentes formes d'énergie. 1pt 3. Donner la différence entre une lentille convergente et une lentille divergente. 1pt. 4. Enoncer le théorème des échanges de chaleur, le théorème de l'énergie cinétique et le principe de la conservation de l'énergie mécanique 3pts. 5. Donner l'expression du moment d'inertie des solides suivants : a- Une tige homogène de longueur I et de masse m b- Cylindre creux de masse m et de rayon R. 1pt
8 ptsExercice 1
Mécanique
On se propose d'étudier le mouvement d'un solide S₁ supposé ponctuel de masse m₁ = 100g le long du trajet ABCD représenté sur la figure ci-dessous. Le trajet AB est circulaire de centre I et de rayon r = 0,2 m le trajet. BC est horizontal. Les frottements sont négligeables sur le tronçon ABC. Le trajet CD est un plan incliné dont la ligne de plus grande pente fait un angle α = 30° avec l'horizontale. On donne : g = 10 N/Kg 1- En appliquant le théorème d'énergie cinétique, exprimer puis calculer la valeur de la vitesse V₁du solide S₁ au point B. 2pts 2- Montrer que le mouvement du solide S₁ est uniforme le long du trajet BC. 2pts 3- La vitesse V₁ acquise par s₁ en B est celle avec laquelle il entre en collision parfaitement élastique (choc) avec un solide S2 de masse m₂ initialement au repos. La vitesse de S2 juste après le choc est V2 = 1 m/s calculer m2. 2pts 4- Dans cette partie, le plan horizontal passant par C est pris comme plan de référence de l'énergie potentielle de pesanteur. Arrivant au point C a la vitesse V2, le solide S2 aborde la partie inclinée du parcours et arrive avec une vitesse nulle au point D. on donne CD = 5 cm. 1- Montrer que le solide S2 est soumis à une force de frottement entre les points C et D. 1pt 2- Donner les caractéristiques de f. 1pt
8 ptsExercice 2
Optique
Une lentille (1) convergente donne d'un objet AB réel perpendiculaire à l'axe principal de celle-ci, une image A'B'. Les foyers de la lentille sont F et F'(OF = O'F' = 1). L'image A'B' est déterminée graphiquement comme l'indique la figure ci-dessous. 1- Etablir les relations de Descartes suivantes pour les lentilles, à partir de la figure ci-dessus : 1.1- La relation de position (ou de conjugaison). - + = On utilisera l'homothétie des triangles IOF' et OA'B'd'une part, et celle des triangles JOF et JIB d'autre part. 1pt 1.2- La relation de grandissement : = On utilisera l'homothétie des triangles OAB et OA'B'. 1pt 2- On place devant une lentille convergente de distance focale f = 20 cm, à 15 cm du centre optique de la lentille un petit objet lumineux AB de hauteur 2 cm. a. Appliquer la relation de conjugaison pour déterminer la position de l'image que donne de cet objet la lentille. 1pt b. Donner les caractéristiques de cette image : nature, taille et sens. 1pt c. Construire a une échelle que vous préciserez, l'image que donne d'un petit objet lumineux AB de hauteur 4 cm, une lentille divergente de distance focale f' = 20 cm lorsque celui-ci est placé a 8 cm de son centre optique. 1pt 3- La vergence d'une lentille est C = 5δ. a. Quelle est la nature de cette lentille ? 1pt b. Quelle est la distance focale ? 1pt c. Ou faut-il placer un objet lumineux pour que la lentille en donne une image réelle, renversée et quatre fois plus grande que l'objet ? 1pt
8 ptsSituation problème
Thermodynamique
Situation problème : vérification de la pureté du fer (probatoire C 2020) Pour la construction d'un calorimètre d'un immeuble, un entrepreneur souhaite acheter du fer a Béton. Pour s'assurer de la pureté de celui-ci, il a contacté le laboratoire de physique du collège avec un échantillon d'un kilogramme du dit fer. Ce laboratoire, dispose d'un calorimètre jamais utilisé dont la valeur en eau marquée est μ = 18,2 g, on y trouve aussi des dispositifs pour chauffer ou refroidir des corps. L'enseignant responsable du laboratoire a réalisé les deux expériences suivantes ; Expérience 1 : Dans ce laboratoire contenant initialement 200 g d'eau a la température de 25, 3°C on verse 300g d'eau a la température de 17,7°C. On observe que la température du mélange se stabilise a 20, 9°C. Expérience 2 : dans le même calorimètre contenant 500 g d'eau a 20, 9°C, on plonge le bloc de fer a une temperature de -18°C, la temperature se stabilise a 14, 2°C. Chaleur massique de l'eau Ce = 4190 J. Kg⁻¹. C⁻¹. Chaleur massique du fer CFe = 470 J. Kg⁻¹. C⁻¹. En exploitant les informations ci-dessus, 1- Prenez position sur la valeur en eau μ qui est marquée 6pts 2- A l'aide d'un raisonnement scientifique, prononcez-vous sur l'état de pureté du morceau de fer afin de permettre sur l'entreprise de se décider sur la commande. 10pts
16 ptsNote ma copiePremium
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