Physique Tc · Td du Samedi · 19 · 03 2022 · Rédigé par : Domtchueng Hermann Patrick pour le Groupe Eclosion
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Exercices, méthodes & corrigés (5)
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Exercice 1
Électromagnétisme
EXERCICE 1: Vérification des savoirs 1. Définir: Période ; Effet Doppler, dipôle commandé. 2. Représenter le dispositif interférentiel de Young en indiquant par des hachures la zone d'interférence. 3. Répondre par Vrai ou Faux. 3.1. Le champ électrique crée en un point par une charge électrique négative est centri- fuge. 3.2. L'effet Doppler lors d'un rapprochement de l'émetteur vers le récepteur (fixe) est le décalage vers les petites longueurs d'ondes. 4. Donner les caractéristiques d'un capteur. 5. Quelle différence y a-t-il entre une onde transversale et une onde longitudinale ? 6. On donne le circuit ci-après. Choisir parmi les réponses celle qui correspond à la capacité équivalente Ceq, sachant que les condensateurs sont identiques. a- Ceq = 3/7 C b- Ceq = 7/3 C c- Ceq = 3 C / 7 7. Recopier et compléter le tableau suivant : Grandeur fondamental | Quantité de matière | Temps | Température Unité de base | | | Dimension | | |
Exercice 2 - Partie A
Oscillations
Partie A: Oscillations électriques. Un dipôle AD constitue par un conducteur ohmique de résistance R = 200 en série avec une bobine de résistance r et d'inductance L est alimente par une tension sinusoïdale de valeur efficace UAD = 5 V et de fréquence f = 250 Hz. L'intensité instantanée s'exprime sous la forme i (t) = I√2 cos 2nft. Les mesures efficaces des tensions respective- ment aux bornes du résistor et de la bobine donnent les résultats suivants : UAB= 2,56 V et UBD = 2,93 V. 1- Déterminer les caractéristiques (r et L) de la bobine. 2- Donner l'expression de la tension u(t) entre A et D. 3- On insère dans le circuit et en série, un condensateur de capacité C. 4- Pour quelle valeur de C la puissance moyenne consommée par ce circuit est-elle maximale ?
Exercice 2 - Partie B
Dynamique
Partie B: mouvement circulaire uniforme Une bille B de petite dimension, de masse m = 0,5 kg, est reliée par deux fils de masse négligeable à deux points A et C d'un axe vertical ∆. On note AB = BC = l =1,5 m et AC = a = 2,4 m. Lorsque la bille B tourne à une vitesse angulaire constante w, suffisante autour de l'axe ∆. Les fils restent constam- ment tendus. 1- Faire l'inventaire des forces agissant sur la bille et écrire la relation traduisant le théorème du centre d'inertie. 2- Trouver les tensions des fils en fonction de w. 3- Montrer que le fil BC n'est tendu qu'à partir d'une certaine valeur wo de la vitesse angulaire que l'on déterminera. 4- Déterminer les valeurs numériques des tensions des fils dans les cas suivants : a- Lorsque w= 8 rad/s. b- Lorsque w=4 rad/s.
Exercice 2 - Partie C
Électromagnétisme
Partie C: Particule dans un champ Dans tout l'exercice, on considère que l'électron se déplace dans le vide et que son poids est négligeable devant les autres forces. Un canon à électrons (voir document 1 de l'annexe à rendre avec la copie) comporte un filament P₁ et une plaque P2 percée d'un petit trou. P₁ et P2 sont distants de d = 3 cm. Les électrons émis avec une vitesse initiale négligeable depuis P1, sont soumis à une différence de potentiel U = Vp2 - Vp₁ = 300 V. 1. Sur le document 1 de l'annexe à rendre avec la copie, représenter le vecteur champ électrique E entre P₁ et P2. Calculer sa valeur. 2. Calculer la vitesse Vo d'un électron lorsqu'il parvient en P2. 3. A sa sortie en P2, l'électron pénètre, avec la vitesse Vo dans une région ou règne un champ magnétique uniforme B normal au plan associé au repère (O, i, j ). En O, le vecteur vitesse vo de l'électron est incliné d'un angle α= 30° par rapport a la direction OA. La valeur du champ magnétique est telle que l'électron recoupe l'axe Ox en A tel que OA = 5 cm. Préciser en le justifiant le sens du vecteur B que l'on représentera sur le document 1 de l'annexe à rendre avec la copie. Représenter sur le document 1 de l'annexe, le rayon de courbure R de la trajectoire de l'électron entre O et A (trajectoire ayant pour centre le point C); puis calculer sa valeur. 3.3. En déduire la valeur B du champ magnétique dans ces conditions expérimentales. Données : charge élémentaire : e = 1,6x10⁻¹⁹ C ; masse de l'électron : me = 9,1x10⁻³¹ kg.
3.5 ptsProblème
Mécanique
PARTIE B: EVALUATION DES COMPETENCES Situation problème 1: Pour la construction d'un immeuble, un entrepreneur souhait utiliser une grue (document A) pour le levage du matériel de construction suivant : poutres tissées en fer de masse commune 75kg; récipient conte- nant 60 litres de béton de masse 250 kg et les panneaux préfabriqués de masse commune 650kg. Document A : Grue Document B: caractéristiques du moteur de la grue - Diagramme de vitesses du moteur pendant la montée des charges. (Graphique "Vitesse en tours/s" vs "Temps (s)" ici) - No, vitesse de fonctionnement normal du moteur : pendant le fonctionnement normal, l'arbre du moteur muni d'une petite tache, donne une seule tache apparemment immobile en éclai- rage stroboscopique pour les fréquences 10Hz, 15Hz et 30Hz; et autres observations pour les fréquences plus élevées. Pendant la montée, le câble s'enroule autour de la gorge de la poulie fixée sur l'arbre (axe) du moteur. Document C : Tensions (×10³ N) de rupture des câbles disponibles N°1 | N°2 | N°3 | N°4 | N°6 | N°7 | N°8 | N°9 | N°10 1,33 | 13,0 | 6,38 | 4,42 | 3,83 | 2,45 | 11,48 | 0,74 | 9,79 Document D: hypothèses et Données - hypothèses: Masse du crochet, résistance de l'air et frottements du câble sur la poulie : négligeables. Mouvement du câble : verticale - Données: intensité de la pesanteur du lieu g = 9,81m/s²; rayon de la poulie R= 25 cm. En exploitant les informations ci-dessus, choisir les câbles convenables de la grue pour faire monter les charges.
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