Collège Notre-Dame Corrigé de l'examen2 de physique Classe de 1 ...

Collège Notre-Dame Corrigé de l’examen2 de physique Classe de 1 ère S
de Jamhour (chapitres 7 ,8, 9 ,10 et le cours du 11) Durée : 90 minutes
6/ 6 / 2012
Exercice 1 ( 2 points ) Champ magnétique
1. (0,5pt) Celle de l’aiguille aimantée en l’absence de courant (B v n’intervient pas),
c.à.d selon la perpendiculaire à x’x
2. (1,5 pt)
* SN est soumise , en pus de B r h
,à
B r
S
créé par le passage du courant.
B r
* SN prend alors la direction de la résultante B r = B r h
+
S
B r
S
est suivant x’x
* B r S
est vers la droite puisque d’après le schéma SN a dévié vers la droite , alors d’après la règle
de la main droite , on obtient le sens de I ds les spires .
Exercice 2 (6 points ) Dipôle RC
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1. (1,25pt) On ferme d’abord l’interrupteur en 1 pour charger le condensateur C
a. DEL 1 s’allume car G débite un courant dans le sens indiqué sur la figure ce qui correspond
au sens passant pour DEL 1.
b. A se charge positivement car elle est reliée au pole positif de G
c. Voir schéma
2. (4,75 pts) Étude de la décharge
a. Voir schéma , en effet C débite le courant et B est l’armature négative ; donc les électrons
circulent de B vers A à traves le circuit extérieur au condensateur
b. i est ds le sens contraire au déplacement des électrons , donc contraire au sens choisi alors
i < 0
c. DEL 2 s’allume car i correspond à son sens passant
d. * Additivité des tensions : u C + u R = 0 * u R = R i * i = dq A / dt * q A = C u AB
* u R = R C du AB / dt et enfin * u C + R C du C / dt = 0 est l’équation différentielle en u C
e. * u R est donnée par le système d’acquisition or u R = - u C à tout t
*
* u R = - u C à tout t et à t = 0 u C = E donc u R (t=0) = - E
Exercice 3 ( 6 points ) Masse de Jupiter
1. (1 pt)
a. F r G M m
J/S
= u r , est un vecteur unitaire centripète
2 n
u r
n
r
b .
GM
2. (1,5 pt) Voir cours …………………. V =
r
3. (0,5 pt) * V indépendante de la masse de S donc b et d fausses
* si r diminue , V augmente alors le plus rapide est le plus proche de Jupiter
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2π r r
4. (1,5pt) * T durée d’un tour , T = 2 π r / V alors T =
GM
* En élevant au carré : T 2 2 r 3
2 2
4π
T 4π
= et alors =
3
GM r GM
5. (1,5 pts )
2
T
a. Voir cours pour l’énoncé et comme
3
r
= cte alors T 2 = k . r 3
donc T 2 = f(r 3 ) est une droite passant par O d’où l’allure en accord avec la 3eme loi de Kepler
2 2
T 4π
b. =
3
r GM
= pente = 3,1.10 -16 (équation donnée sur le graphe ) , on déduit M = 1,91.10 27 kg
(ordre de grandeur 10 27 kg)
Exercice 4 (6 points ) Etude énergétique
Le système étudié est { (S) , Terre, piste} .
1. (3 pts) En considérant ce système énergétiquement isolé et en appliquant la conservation de
l’énergie totale entre A et D :
E totale = Em + U mic avec Em = énergie mécanique = Ec (cinétique) + E pp(potentielle de pesanteur)
ΔE totale = ΔE m + Δumic = 0 alors ΔE c +ΔE pp + ΔU mic = 0 et donc ΔU mic = - (ΔE c +ΔE pp )
2
* ΔE c = E C en D - E C en A = ½ m .V D ( V A = 0)
* ΔE pp = - m g (AH ) (descente : perte en E PP ) et AH = L sinα donc ΔE pp = - m g L sinα
* ΔU mic = - (ΔE c +ΔE pp ) = - (½ m .V 2 2
D - m g L sinα) et enfin ΔU mic = m g L sinα - ½ m .V D
2. (3 pts) ΔU mic est due uniquement aux frottements , alors * ΔU mic = - W( f r )
* et W( f r ) = - f . (AB + arc BCD) = - f ( L + r . 2α ) avec α en rad
2
* alors m g L sinα - ½ m .V D = f ( L + r . 2α ) car ΔU mic = - W( f r )
2
m g L sinα
-1/2 m VD
* enfin f =
L + r.2α
* Application numérique : f = 0,066 N avec α = π/3 rad
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