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