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3- Quelle est la distance minimale de vision distincte de l'?il corrigé. .... 3-2
Quelle force faut-il exercer perpendiculairement à la manivelle pour faire ..... 4-2
On ramène à zéro et en 10 secondes, le courant dans l'électroaimant de façon ...
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GROUPE SOCIO-ACADEMIQUE DA Travail-Discipline-Succès
CENTRE SOCIO ACADEMIQUE POUR Pour un lendemain meilleur assuré
ENCADREMENT SCOLAIRE DE SOUTIEN Classe : PD
GIC « LA GERMINATION »
Département de Sciences Physiques et Technologiques Proposée par : Pulchérie Tatmen
Fiche pour travaux diriges de Physique
Exercice 1
Les limites de vision distinctes dun il sont : 8,5cm et 22cm distances comptées à partir de son centre optique
1- Quel est le défaut de cet il ?
2- Pour lui permettre de voir à linfini sans accommoder, on lui adjoint une lentille mince L1 dont le centre optique est à 2cm de celui de lil. Quelles sont la nature, la distance focale et la vergence de la lentille L1.
3- Quelle est la distance minimale de vision distincte de lil corrigé.
Exercice 2
Un objet lumineux AB est placé à 20cm devant une lentille convergente de centre optique O1 et de distance focale 40cm. A est sur laxe principal
1- Construire limage AB de AB. Déterminez graphiquement sa position et sa grandeur. Echelle : 1/10è
2- Utilisez les formules de conjugaison et de grandissement pour confirmer ce résultat.
3- On place à 60cm derrière L1 une lentille L2 aussi convergente de distance focale 50cm. Construire limage de AB à travers le double système L1, L2. Déterminez graphiquement puis par calcul la position de limage AB.
Exercice 3 Les lentilles
1- Décrire deux expériences permettant de différentier une lentille convergente dune lentille divergente.
2- Une lentille L1 daxe principal XX donne dun objet réel AB, une image réelle AB comme lindique la figure ci-contre
2.1 Déterminer graphiquement
- La hauteur AB de lobjet et celle AB de limage. En déduire le grandissement (
- La position de la lentille par rapport à A (On se servira dun rayon lumineux issu de B
2.2 Quelle est la nature de la lentille L1 ?
2.3 Déterminer par calcul la position de la lentille par rapport à A, sachant que AA = 5cm
En déduire la distance focale OF de la lentille L1
3- En réalité L1 est une lentille biconverse dont les faces ont le même rayon de courbure. R = 1,2cm. Faite dun verre dindice n = 1,5.
3.1 Donner la représentation schématique de L1
3.2 Calculer sa vergence et en déduire sa distance focale
4- On accole à une lentille L2 de distance focale EMBED Equation.3 une lentille divergente L3 de vergence C3 = -5(
4.1 Calculer la vergence du système obtenu. En déduire sa distance focale
4.2 Construire limage dun objet. AB haut de 1cm placé à 15cm devant le système, puis déterminer graphiquement la position et la grandeur de limage finale. Quelle est sa nature
Exercice 4 Energie
A/1- Un ouvrier soulève verticalement une charge de masse 20kg à vitesse constant V = 0,5m/s
1.1 Calculer la variation de son énergie potentielle de pesanteur au cours dun déplacement de 4m
1.2 Calculer le travail du poids au cours de lopération. En déduire le travail de la force motrice
1.3 Quelle est la puissance développée par la force motrice
B/ Un solide de masse 300g est lancé vers le haut suivant la ligne de plus grand de pente dun plan incliné dun angle ( = 5°. Lobjet glisse sur le plan sans frottement.
Position12345Abscisse x (cm)0205080110Vitesse (m.s-1)1,561,451,251,030,73Ec (J)Ep (J)Em (J)
Calculer les énergies cinétiques potentielles et mécaniques à chaque position et compléter le tableau ci-dessus
Ce système est-il conservatif ? pourquoi ? On donne g = 9,8m.s-2
Exercice 5 Quelques instruments optiques
Afin dillustrer le principe dun microscope, on désire en réaliser une maquette sur un banc doptique. On dispose pour cela dune source lumineuse éclairant un objet AB, de deux lentilles convergentes L1 et L2 de centres optiques respectifs O1 et O2 et de distances focales respectives f1 égale à 100mm et f2 égale à 300mm.
1- Quelle lentille peut jouer le rôle dobjectif ? Le rôle doculaire ?
2- Les deux lentilles L1 et L2 sont placées à une distance O1O2 = 50cm lune de lautre. Lobjet AB de hauteur 2,5cm est placé devant la lentille L1 de telle sorte que AO1 = 15cm.
2.1 Construire limage A1B1 de lobjet à travers L1 puis limage A2B2 de A1B1 à travers L2. La construction se fera à léchelle 1/10 suivant laxe optique et 1/5 sur laxe vertical perpendiculaire à laxe optique
2.2 Limage A2B2, est-elle droite ou renversée ?
2.3 Lil de lutilisateur est placé au foyer image F2 de loculaire, le microscope est dit en fonctionnement normal lorsque de F2, lutilisateur voit limage A2B2 à linfini. Indiquer quelle est alors la position de limage A1B1 de AB à travers L1
Exercice 6 Les lentilles
A/ Un objet lumineux B est placé à 30cm devant une lentille convergente L1 de centre optique O1 et de distance focale 20cm. A est sur laxe principal
1- Où se trouve limage AB de AB donnée par L1 ?
2- A 40cm derrière L1, on place une lentille L2 de vergence -10(.
2.1 Déterminer la distance focale de L2. Quelle est sa nature ?
2.2 Construire limage AB de AB à travers le double système L1 et L2
2.3 Déterminer graphiquement la distance O2A où O2 est le centre optique de L2
2.4 Appliquer la formule de conjugaison pour confirmer le résultat précédent. Echelle 1/10è
B/ Carlos veut photographier Lydie avec un appareil dont lobjectif est assimilable à une lentille plan convexe de distance focale 50mm.
Pour que Lydie, qui mesure 1,65m apparaisse entièrement sur la photographie, il faut que son image ne dépasse pas 25mm
1- Calculer le rayon de courbure de la lentille sachant quelle est taillée dans un verre dindice n = 1,5
2- Quel est le grandissement du film
3- A quelle distance minimale de lobjectif Lydie doit-elle se placer ?
Exercice 7 Energie
A/ Un pendule simple est constitué dun solide ponctuel de masse 100g suspendu en un point O par lintermédiaire dun fil de masse négligeable et de longueur L = 60cm. On écarte le pendule dun angle (= 60°
1- Calculer le travail du poids au cours de la montée
2- En négligeant les frottements déterminer le module du vecteur vitesse du ballon juste après la frappe.
3- Quel est le module de la vitesse V du ballon lorsquil repasse par le point où il a été frappé ? (On supposera que Epp = 0 au point où la balle est frappée.
4- Avec une vitesse initiale de 10m/s, jusquà quelle hauteur la balle peut-elle monter ?
Exercice 8
A lintersection de deux routes à angles droit, un camion de masse totale m2 = 5 tonnes roulant à la vitesse de 10km/h viole le feu rouge et heurte une camionnette de masse m1=2 tonnes roulant à 30km/h. Les deux véhicules restent accrochés après le choc. On néglige toutes les forces de frottement.
1- Calculer la vitesse de lensemble après le choc
2- Calculer lénergie cinétique de lensemble des deux voitures avant et après le choc . Y a-t-il conservation de cette énergie après cette collision ? Si non, A quoi est due cette perte dénergie ?
3- Déterminer la direction prise par lensemble après le choc.
4- Une boule sphérique des roulements de lun de ces véhicules tombe et roule sans glisser sur le sol horizontal. Sa masse est m = 200g. Son centre dinertie est animé dun mouvement de translation de vitesse VG = 2m/s. Calculer son énergie cinétique.
Exercice 9
Deux solides S1 et S2 de masses respectives m1 = 0,2kg et m2 = 0,1kg et de centres de gravité respectifs G1 et G2 se déplacent dun mouvement rectiligne, sans frottement.
On suppose que G1 et G2 sont assujettis à se déplacer sur un segment AB. Le solide S2 étant immobile, S1 arrive sur lui avec une vitesse V1 = 2m/s.
5.1 On suppose que lénergie cinétique est conservée au cours du choc. Calculer les vitesses V1 et V2 des deux solides après le choc et préciser le sens de leur mouvement.
5.2 Par un système approprié, on sarrange pour que les solides restent accrochés après le choc. Quelle est alors leur vitesse commune après le choc ? Comparer lénergie cinétique avant et après le choc. Interprétation physique.
Exercice 10
On veut soulever une charge de masse 75g à laide dun treuil dont le cylindre a un diamètre de 20 cm et la manivelle une longueur de 1m.
3-1 Combien faut-il faire de tours de manivelle pour monter la charge de 10m ?
3-2 Quelle force faut-il exercer perpendiculairement à la manivelle pour faire monter la charge dun mouvement rectiligne uniforme ?
3-3 Quelle est le travail de cette force lorsque la charge monte de 10m ?
3-4 Sachant que la puissance de cette force st 75W, combien de temps dure lascension ?
3-5 On remplace la manivelle par un moteur qui tourne à 8 tr/s. Quelle est la puissance ? Donner lavantage du moteur.
EXERCICE 11 :
Un véhicule est immobile sur une descente à 6%. On desserre les freins. Quelle distance la voiture doit-elle parcourir pour que sa vitesse soit de 12 Km/h ? La résistance au roulement est de 1,5% du poids du véhicule. ON néglige la résistance de lair. g = 10 m/s2
EXERCICE 12 : Optique
A-Un il adulte a son point de vision distinct le plus éloigné (PR) à 4 m.
1- De quelle anomalie souffre cet il ?
2- Où se forme limage donnée par cet il dun objet situé à linfini par rapport à la rétine ? Pourquoi ?
3- Indiquer la nature du verre correcteur.
B/ Une lentille a pour vergence C= -5 dioptries
1- Donner la nature de cette lentille et calculer sa distance focale.
2- Un objet est situé à 38 cm avant cette lentille :
2.1- Déterminer par calcul la position de son image à travers cette lentille.
2.2- Cette image est-elle réelle ou virtuelle ? Justifier
C/ soit un circuit électrique comprenant en série un solénoïde (S) de longueur l = 20cm et comportant 800spires et une lampe(L). Laire dune spire I = 2A.
1- Représenter le solénoïde traversé par le courant et le vecteur champ magnétique B créé par le courant en son centre.
2- Calculer lintensité de B.
3- Calculer le flux de B à travers le solénoïde et dire comment on lappelle dans ce cas.
EXERCICE13 : Energie mécanique / 6pts
Un solide (A) de masse m = 5kg est lancé avec une vitesse Va = 7m/s. Il se déplace sur un plan incliné et doit atteindre une cible B situé à une hauteur h = 2m du plan horizontal comme lindique le schéma ci-dessous.
1- Les frottements sont négligés
1-1 Représenter les forces qui sexercent sur (A) pendant la montée.
1-2 Déterminer la hauteur h1 atteint par (A) et montrer dans ce cas quil atteint la cible.
2- On suppose quil ya frottement et que (= 30°
3-1 Représenter toutes les forces les forces qui sexercent sur (A) pendant la montée.
3-2 Le solide monte de h2= 1,9m et rebrousse chemin. Calculer lénergie mécanique du système (A-terre-plan incliné) au début et à la hauteur h2 = 1,9m. Conclure.
3-3 En appliquant le théorème de lénergie cinétique, déterminer lintensité de la force de frottement f.
On prendra g = 9,8N/kg
L(origine des potentiels de pesanteur est sur le sol horizontal.
B
Va h
EXERCICE 14 : ENERGIE
Un solide S est lancé avec une vitesse de valeur Vo = 5m/s de la position A ou son centre dinertie est la hauteur h = 40 cm au dessus du sol ( Cf.fig). g = 10 ;m = 5kg
Lensemble du mouvement seffectue sans frottement
1- Ecrire les expressions de lénergie cinétique et de lénergie potentielle de pesanteur du solide S lorsquil est lancé en A. Faites les A.N.
2- Quelle transformation dénergie seffectue sur la trajectoire AB
3- Calculer la vitesse de S lorsquil atteint le point B
4- En utilisant le T.E.C Calculer la vitesse de S lorsquil atteint C.
En déduire la nature du mouvement sur la portion BC
5- Quelle transformation dénergie seffectue sur le trajet CD
6- Quelle distance S parcourt-il le long de CD avant de simmobiliser et redescendre. En déduire hD hauteur du point D
EMBED Equation.3 - EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3
Vo
40° B 25°
EXERCICE 15
I- Définir/ Lentille ; Distance focale.
Objet AB haut de 2 cm est placé à 25 cm devant une lentille divergente de vergence C= -108
Calculer la distance focale de la lentille
Construire limage A B de AB à travers la lentille
Echelle : abscisse : 1/5
Ordonnée 1/1
Déterminer graphiquement la position et la grandeur de limage obtenue. Quelle est sa nature.
Retrouver ce résultat en appliquant les formules de positions et grandissement.
II- La lentille précédente est taillée dans de deux lentilles convergentes L1 et L2 de distance focale respective 10 et 15 cm, leurs centres optiques sont distant de 40 cm.
Un objet AB de hauteur 1 cm est placé à 20 cm devant L1
Construire limage AB de AB à travers le système.
Déterminer graphiquement puis par calcule la position et la grandeur de limage finale AB
.
EXERCICE 16
Une boule B1 de masse m1 = 1,50 kg, lancée avec une vitesse initiale Vo = 5m.s-1, oscille à partir dun point A situé à h = 30 cm plus haut que le centre de gravité dune deuxième boule B2 de masse m2 = 4,6kg
Initialement au repos. Le choc est supposé parfaitement élastique.
2- Montrer que lorsque les deux boules entrent en collision, le système (B1 ; B2) est pseudo isolé.
3- Déterminer le module de la vitesse V1 de la boule B1 juste avant le choc.
4- Déterminer les hauteurs h1 et h2 dont sélèvent alors B1 et B2.
A
BB
EXERCICE 17
En un lieu ou g = 10m.s-2, un solide de masse m = 100g est abandonné sans vitesse initiale au sommet dun plan incliné de ( = 30° sur lhorizontal. Un dispositif permet denregistrer la vitesse du mobile à chaque position dabscisse x sur le plan incliné.
X(m)00,050,1250,220,330,4550,510,77V(m/s)00 ,781,061,281,471,751,972,25V2(m2/s2)
1- Reproduire et compléter le tableau ci-dessus.
2- Tracer sur papier millimétré le graphe V2 = f(x) ;
Echelle : 20mm pour 10-2 m et 20mm 1m2/s2
3- Calculer le travail du poids du solide entre la position initiale et la position finale.
4- Montrer alors que les frottements ne sont pas négligeables dans cette expérience.
5- Etablir lexpression de V2 en fonction de x et de la force de frottement f.
6- Tout en exploitant lallure du graphe du 4-2, trouver la valeur de lintensité de la force de frottement f.
EXRCICE 18 : Energie mécanique
(Les paries C et D sont indépendantes)
C- On modélise une automobile de masse m = 1200 kg par un solide (S) qui roule le long de la route.
On prendra g = 9,8 N.Kg-1
C-1 Dans un premier temps lautomobile roulant sur une route rectiligne et horizontale à vitesse V = 4,18 m.s-1, on coupe à la date t1 le moteur. On admet alors que lautomobile nest plus soumise quà la réaction normale de la route R, à son poids P et à la somme des forces qui sopposent au déplacement F, parallèle à la route , et de sens opposé à la vitesse et dintensité constante. La voiture parcours alors sur son élan une distance d = 20 m avant de sarrêter sans que les freins aient été actionnés.
a) Faire à laide dun schéma clair, le bilan des forces qui agissent sur lautomobile à la date t1
b) Exprimer les travaux effectués par les forces appliquées à lautomobile jusquaà son arret et en déduire lintensité de la force F
C-2 lautomobile est maintenant à larrêt sur une route qui descend de 7 m lorsquon parcourt 100m sur da ligne de plus grande pente (pente de 7%). A la date t2 on libère lautomobile, elle descend alors la pente en partant du repos. On admet que la somme des forces qui sopposent à son mouvement est une force parallèle à la route, dintensité
F = 520 N
a) Faire, à laide dun schéma clair, le bilan des forces qui agissent sur lautomobile à la date t2
b) Exprimer les travaux effectués par les forces appliquées à lautomobile puis en déduire la vitesse acquise au bout dun parcours de 20m.
D- Un chariot (S), de masse (S) de masse M= 375g, peut glisser sans frottement le long de la ligne de plus grande pente dun plan incliné. (Voir figure à la fin). Une ficelle inextensible, de masse négligeable passant dans la gorge dune poulie dont on néglige aussi la masse, la rend solidaire dune masse dentraînement m.
On prendra g = 9,8 Nkg-1
D.1A une date t1, le chariot grimpe la pente du plan incliné. On mesure la valeur de sa vitesse.
Soit V1 = 0,5m.s-1 la valeur obtenue.
Faire le bilan des forces qui sexercent sur le chariot. On fera un schéma clair sur lequel on représentera les forces.
Quelles sont celles de ces forces celles qui travaillent ? justifier.
Exprimer puis calculer la valeur numérique de lénergie cinétique du chariot à la date t1.
D.2 A une date t2 ultérieure à t1 on refait une autre mesure de la vitesse du chariot allant toujours vers le haut de la pente. Soit V2 = 0,8m.s-1 la valeur obtenue.
a) Quelle est la valeur Ec de la variation de lénergie cinétique de chariot entre les dates t1 et t2 ?
B° Sachant que la durée t = t2 t1 le chariot a parcouru une distance d = 80 cm, déterminer la valeur m de la masse dentraînement
m
(= 30°
Exercice 19 Lil et les instruments doptique
1- Un microscope est muni dun objectif et dun oculaire dont les puissances respectives sont 100 et 20 dioptries. Il est utilisé sans accommodation par un observateur à vue normale.
1.1 La distance oculaire-objectif étant de 16cm, calculer :
1.1.1 Le grossissement commercial de ce microscope
1.1.2 Langle sous lequel on voit un globule rouge dont le diamètre est de 22µm
1.1.3 Le diamètre dun objet qui serait vu à lil nu sous le même angle à la distance de 25cm.
Exercice 20
Une boule B1 de masse m1 = 1,50kg, lancé avec une vitesse initiale Vo = 5(.m.s-1, oscille à partir dun point A situé à 30cm plus haut que le centre de gravité dune deuxième boule B2 de masse m2 = 4,6kg initialement au repose.
Lorsque les deux boules entrent en collision, le système est pseudo-isolé et le choc élastique. Déterminer
1- La valeur de la vitesse EMBED Equation.3 de la boule B1 juste avant le choc
2- La valeur et le sens des vitesses EMBED Equation.3 et EMBED Equation.3 des boules B1 et B2 juste après le choc
3- La hauteur dont sélève chaque boule, on néglige la résistance de lair.
Exercice 21 Energie
Un solide de masse m = 200g se déplace dans une glissière constituée dune partie rectiligne BC et dune partie circulaire BD de centre O et de rayon. On néglige des frottements. G = 10N/kg. Lorigine des altitudes est le point B et celle des énergies potentielles est le plan horizontal contenant B (voir figure 1)
6- Donner lexpression de la vitesse VM du solide du point M en fonction de VE, m, g, r et (
AN : calculer Vm pour EMBED Equation.3
7- Le solide pourra-t-il atteindre le point D ?
Exercice 22
1- Sur un accumulateur on peut lire 12V ; 40Ah ; 250A. Les couples en présence sont : EMBED Equation.3 et EMBED Equation.3
Lélectrolyte est lacide sulfurique concentré
Que signifie chacune de ces indications portées sur laccumulateur ?
Combien déléments sont associés et comment ?
Ecrire les réactions aux électrodes puis la réaction de fonctionnement
Quelle est la durée de fonctionnement si le courant a une intensité I = 5A
Exercice 23
A- Lentilles sphériques minces
1- Construire, sur la figure du document à remettre avec la copie, limage de lobjet AB.
2- Déduire de la construction la nature, la position et la taille et le sens de limage obtenue. On donne léchelle : 1 carreau représente 5mm
B- il et instruments doptique
1- Définir les termes suivants : accommodation, punctum remotum PR)
2- Pour un il, la distance cristallin rétine est 17mm
a) Quelle est la vergence du cristallin de cet il lorsquil voit sans accommoder ?
b) Quelle doit être la vergence du cristallin pour que cet il voie net un objet situé à 30cm du centre optique du cristallin ?
Exercice 24 Optique
A- Lentilles minces
1.2- La relation de grandissement EMBED Equation.3 On pourra utiliser lhomothétie des triangles OAB et OAB
2- On place devant une lentille convergente de distance focale f = 20cm, à 15cm du centre optique de la lentille un petit objet lumineux EMBED Equation.3 de hauteur 2cm
2.1 Appliquer la relation de conjugaison pour déterminer la position de limage que donne de cet objet la lentille
2.2 Donner les caractéristiques de cette image : nature, taille et sens
2.3 Construire à une échelle que vous préciserez, limage que donne dun petit objet lumineux EMBED Equation.3 de hauteur 4cm, une lentille divergente de distance focale f = -20cm lorsque celui-ci est placé à 8cm de son centre optique
B- Lil
1- Faire le schéma annoté de lil réduit
2- Pour un sujet adulte dont lil est normal, la distance minimale de vision distincte est de 25cm environ. Comment varie cette distance avec lâge ? A quelle cause cela est-il dû ?
Exercice 25 Energie électrique
A- Générateurs de courants continus
1- Faire le schéma dune pile Daniell
2- Expliquer son fonctionnement
B- Champs magnétiques
C- Induction électromagnétique
1- Décrire, schéma à lappui, une expérience mettant en évidence le phénomène dinduction électromagnétique
2- Enoncer la loi de Lenz.
Exercice 26 Energie mécanique
1.1 Exprimer puis calculer la valeur numérique du travail effectué par la tension EMBED Equation.3 du câble lorsque le bateau a parcouru 100m.
1.2 Déterminer le moment du couple développé par le moteur si la transmission au tambour se fait sans perte.
1.3 Calculer le travail effectué par le couple précédent lorsque larbre du moteur effectue 4 tours.
2- Un cycliste roule sur un tronçon de route rectiligne à la vitesse constante v = 16km.h-1, en pédalant. On considèrera le cycliste comme un solide ponctuel glissant sur la route et soumis aux forces EMBED Equation.3 , son poids, EMBED Equation.3 la réaction de la route et EMBED Equation.3 la somme de toutes les forces qui sopposent à lavancement (on suppose cette dernière force parallèle à la route et de sens contraire à celui de la vitesse)
2.1 Calculer son énergie cinétique. On prendra la masse du cycliste et sa machine égale à 80kg. On négligera lénergie cinétique de rotation des roues du vélo
2.2 Enoncer le théorème lénergie cinétique
2.3 En appliquant le théorème de lénergie cinétique au cycliste, montrer que le travail de la force EMBED Equation.3 est opposé à celui de la réaction de la route.
Exercice 27 Les appareils optiques
Un microscope dintervalle optique ( = 15cm est constitué dun objectif de distance focale 2mm et dun oculaire de distance focale 3cm
1- Quappelle-t-on intervalle optique dun microscope ?
2.1 Quand est-ce que la puissance dun appareil optique est dite intrinsèque ?
2.2 Calculer la puissance intrinsèque puis le grossissement commercial du microscope
2.3 Un globule rouge invisible à lil nu a un diamètre apparent égal à 2,1x10-5rad. Déterminer le diamètre apparent du globule rouge observé à travers le microscope.
Exercice 28 : Optiques
A-Lentilles sphériques mines (2pts)
On considère la figure ci-dessous où (L) est une lentille mine et S est un point lumineux.
1- Déterminer la vergence de la lentille (L) sachant quune graduation mesure 5 cm et donner la nature de la lentille.
2- Reproduire la figure et construire limage S de S
B- il et instrument doptique
1- Définir : Distance minimale de vision distincte ; Mise au point dun instrument optique
2- Un il ne peut voir nettement que les objets placés entre 6 et 13,5 cm de son centre optique
2-1 Quel est le défaut de cet il ?
2-2 Pour le corriger, on lui associe une lentille (L) située à 1 cm de son centre optique. Donner la nature et l distance focale de (L)
3- Lobjectif et loculaire dune lunette astronomique ont pour distances focales respectives :
O1F1 = 2m et O2F2 = 8cm. Leurs centres optiques sont distants de 208 cm. La distance angulaire de deux étoiles est ( = 2.10-3 rad
3-1 La lunette est-elle afocale ? Pourquoi ?
3-2 Quel est le grossissement de cette lunette ?
3-3 Calculer la distance angulaire apparente des deux étoiles vues par un il normal à travers la lunette.
EXERCICE 29 : Energie mécanique
A-Un avion airbus de 160t de masse possède une vitesse de 250km.h-1 au moment de latterrissage.
1- Quelle est la valeur de son énergie cinétique en ce moment ?
2-Déterminer la valeur de lintensité de la force de freinage F supposée constante pour arrêter le mouvement de lavion sur une distance de 2,5km
B- Un pendule simple est constitué dun point matériel oscillant, sous laction de la pesanteur à une distance dun axe horizontal ((). La longueur du pendule simple est la distance qui sépare laxe du point matériel. Sa valeur est l = 0,20m et la masse du point matériel vaut m = 0,1kg. Le point matériel est écarté de sa position déquilibre dun angle ( = 0,17 rad et abandonné sans vitesse initiale.
1- Reproduire le schéma du pendule et représenter les forces extérieures appliquées à la masse m
2- Exprimer en fonction de (.m.l et g le travail des forces extérieures entre le lâché du pendule et son passage par la verticale (position déquilibre). Faire lapplication numérique.
3- Enoncer le théorème de lénergie cinétique et en déduire lénergie cinétique du pendule à son passage par la verticale
EXERCICE 30 : Energie électrique
Une batterie daccumulateurs au plomb porte les indications suivantes : 24V ; 260A ; 65Ah.
1- Que signifient ces indications ?
2- Donner deux règles de protections de cette batterie
3- Cette batterie débite un courant dintensité I= 13A dans un solénoïde de longueur l= 52 cm comportent N = 1000spires.
3-1 Quelle est la durée maximale de fonctionnement de cette batterie
3-2 Faire un schéma indiquant le sens du courant et quelques lignes de champ magnétique créées à lintérieur du solénoïde par le courant. Calculer lintensité B de ce champ magnétique.
4- Un petit carré de 3 cm de coté est formé de N spires (N = 100) et placé dans lentre fer dun électroaimant perpendiculairement au champ dont linduction a pour valeur 0,5T. Les extrémités du fil reliées aux bornes dun galvanomètre de résistance 1(.
4-1 Calculer le flux magnétique à travers le carré.
4-2 On ramène à zéro et en 10 secondes, le courant dans lélectroaimant de façon linéaire.
Calculer la f.e.m dinduction e qui sétablit
4-3 Enoncer la loi de Lenz
4-4 Calculer lintensité du courant induit si la résistance du cadre est 0,54 ( par mètre du fil
EXERCICE 31 :
1-Dans un il normal, la rétine est à 15 mm du centre optique. Quelle est la vergence de cet il au repos ?
Que devient cette vergence lorsque lil accommodé pour voir nettement un objet situé à 15cm ?
Que signifie lexpression « il au repos » ?
2- Lobjectif et loculaire dune lunette astronomique ont pour distances focales respectives f1 = 16,2m et
f2 = 2,0cm. On observe, à travers cette lunette, la planète Jupiter dont le diamètre apparent est égal à 1,90x10-4rad. Limage finale est vue sous un angle de 0,152rad.
2.1- Définir les termes : diamètre apparent et grossissement (0,5x2pt)
2.2- Calculer le grossissement de la lunette et la puissance de loculaire (1pt)
2.3 Calculer le grossissement intrinsèque de la lunette (1pt)
3- Une lentille donne dun objet réel situé à 80cm du centre optique une image réelle située à 20cm du même centre optique.
3.1 Quelle est la nature de la lentille ? Quelle est sa distance focale ? (0,5x2pt)
3.2 Calculer le grandissement. Limage est-elle droite ou renversée ? (0,5x2pt)
1- En prenant comme référence de lénergie potentielle le plan horizontal du point de lancement 0, donner lexpression de lénergie potentielle du système terre-solide en fonction de labscisse x
2- A laide dun dispositif approprié, les positions et les vitesses successives du solide ont été relevées et consignées dans le tableau suivant :
o
5°
1- Evaluer lénergie potentielle du système à cette position
NB : prendre comme niveau de référence des énergies potentielles la position déquilibre
2- Calculer la vitesse du pendule lorsquil passe par la position déquilibre
3- Jusquà quelle hauteur compter à partir de la position déquilibre remonte le pendule
B/ Un joueur frappe un ballon de masse 250g qui monte verticalement sur une hauteur de 6m avant damorcer la chute vers le sol (pendre g = 10N/kg)
60°
l
Le solide part du point C avec une vitesse initiale de 1.6m/s
1- Représenter en C et en M les forces appliquées au solide
2- Calculer les altitudes Zc et Ze des points C et E ; en déduire lénergie potentielle du solide lorsquil se trouve en chacun de ces points. On donne CB = 5m ; ( = 20° ; R = 1m
3- Calculer le travail du poids lorsque le solide passe de C à B. En déduire lénergie cinétique du solide au point B
4- Calculer lénergie mécanique du solide en B
5- Le système étant conservatif, calculer la vitesse du solide
en E.
Figure 1
Z
D
M
E
B
C
(
(
(
(L)
F A
B
Une lentille (L) convergente donne dun objet EMBED Equation.3 réel perpendiculaire à laxe principal de celle-ci, une image EMBED Equation.3 . Les foyers de la lentille sont F et F EMBED Equation.3 . Limage AB est déterminée graphiquement comme lindique 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) EMBED Equation.3
On utilisera lhomothétie des triangles IOF et IJB dune part, et celle des triangles JOF et JIB dautre part.
F
J
B
A
I
(L)
O
F
A
B
Un fil rectiligne, dont on suppose la longueur infini est parcouru par un courant dintensité I comme lindique la figure ci-contre où on a représenté deux lignes de champ et sur lun delle deux points M et N diamétralement opposés
1- Recopier la figure ci-contre sur la feuille de composition puis donner le sens des lignes de champ et représenter les vecteurs champs EMBED Equation.3 en M et EMBED Equation.3 en N
2- Comment sont modifiés EMBED Equation.3 et EMBED Equation.3
2.1 Lorsquon inverse le sens du courant dans le fil
2.2 Lorsque, le courant ayant le même sens quà la question 1, on double son intensité ?
N
M
I
3- Une bobine plate constituée de 100 spires de diamètre 12cm tourne autour dun axe vertical, contenu dans le plan des spires et passant par son centre, avec une vitesse angulaire ( = 40tr/s dans une zone où règne un champ magnétique uniforme EMBED Equation.3 de direction horizontale et dintensité B = 0,005T
3.1 Calculer linductance L de la bobine.
3.2 Donner une expression de la d.d.p dinduction qui apparaît aux bornes de la bobine en fonction du temps
Bobine
Lignes
de champ
Vue de dessus de la bobine
EMBED Equation.3
1- Un câble dont la direction fait avec celle du déplacement un angle (= 30° et développement une tension T = 1200N sert à tracter un bateau sur un sol plan et horizontal. Le bateau se déplace alors avec une vitesse constante v = 0,75m.s-1. Le câble senroule ensuite sur un tambour de diamètre 50cm, solidaire à larbre dun moteur (figure ci-contre)
(
D
C
A
h
B2
m
(S)))(s
C
S
F
F
