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Probatoire
Physique
D & TI
2022
Correction
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partie A : Évaluation des ressources / 8 pts

Exercice 1 : Vérification des savoirs / 8 points

1. Définitions :
Point de fonctionnement d'un dipôle : c’est le couple de valeurs (intensité ; tension) pour lequel ce dipôle fonctionne normalement. 1 pt
Intervalle de confiance d’une mesure : intervalle dans lequel se trouve la valeur vraie de cette mesure. 1 pt
2. Unité de la puissance d'un microscope: dioptries (\(\delta \)) 1 pt
3. Description par un schéma annoté d’une expérience permettant d'obtenir le spectre de la lumière blanche : 4 pts
systeme dispersifNom du paramètre \(k\) : facteur d’élargissement ou coefficient de Student. 1pt

Exercice 2 : Application des savoirs / 8 points

1. Energie d'un photon 1 + 0,5 pt
\(E = h\upsilon \)
AN : \(E = 2,3 \times {10^{ - 23}}J\)
2. Flux magnétique 1 + 0,5 pt
\(\Delta \phi = \phi ({t_1})\) \( - \phi ({t_0})\)
AN : \(\Delta \phi = 0,02Wb\)
3. Lentille mince
3.1. Distance focale 1 + 0,5 pt
\(f = \frac{1}{c}\)
AN : \(f = 0,02m\)
3.2. Nature de cette image : réelle 1 pt
3.3. Position de l’image \(\overline {A'B'} \) par rapport O
\( - \frac{1}{{\overline {OA} }} + \frac{1}{{\overline {OA'} }} = c\) \( \Rightarrow \overline {OA'} = \frac{{\overline {OA} }}{{1 + \overline {OA} }}\)
AN : \(\overline {OA'} = 0,04m\)

Exercice 3 : Utilisation des savoirs / 8 points

3.1. Pile Leclanché
3.1.1. Schéma du montage 2 pts
montage rheostard3.1.2. f.é.m. et résistance interne de cette pile
L’ordonnée à l'origine représente la f.é.m. de la pile: \(E = 4,5 V\)
La résistance interne est donnée par l'expression :
\(r = - \frac{{\Delta U}}{{\Delta I}}\) 1,5 pt
AN : \(r = 1\Omega \) 1,5 pt
3.2. Étude d'un calorimètre 3 pts
Température d'équilibre \({\theta _f}\) :
Posons \({m_1} = 95g\), \({\theta _1} = {20^o}C\), \({m_2} = 71g\) et \({\theta _2} = {50^o}C\)
D’après le principe des échanges de chaleur : \(\sum Q = 0\)
\({m_1}{C_e}\left( {{\theta _f} - {\theta _1}} \right) + \) \({m_2}{C_e}\left( {{\theta _f} - {\theta _2}} \right) = 0\)
Soit \({\theta _f} = \frac{{{m_1}{\theta _1} + {m_2}{\theta _2}}}{{{m_1} + {m_2}}}\)
AN : \({\theta _f} = {32,8^o}C\)

Partie B : Évaluation des compétences

1. Il s'agit de déterminer la somme des travaux des forces qui s'exercent sur le mobile entre A et C afin de départager Mpito et Manga.
Pour cela, nous allons :
(i) Appliquer le théorème de l'énergie cinétique pour déterminer l'expression de la somme des travaux des forces qui s'exercent sur le mobile entre A et B ;
(ii) Appliquer le théorème de l'énergie cinétique pour déterminer l'expression de la somme des travaux des forces qui s'exercent sur le mobile entre B et C
(iii) Déduire la somme des travaux des forces qui s'exercent sur le mobile entre A et C.
(iv) Comparer la valeur obtenue aux valeurs proposées par Mpito et Manga;
(v) Conclure

• Expression de la somme des travaux des forces qui s'exercent sur le mobile entre A et B
TEC: \({E_{{C_B}}} - {E_{{C_A}}} = \) \(\sum {{W_{AB}}\left( {\overrightarrow {{F_{ext}}} } \right)} \) avec \({V_A} = 0\), Il vient que : \(\sum {{W_{AB}}\left( {\overrightarrow {{F_{ext}}} } \right)} = \frac{{mv_B^2}}{2}\)
• Expression de la somme des travaux des forces qui s’exercent sur le mobile entre B et C
TEC : \({E_{{C_C}}} - {E_{{C_B}}} = \) \(\sum {{W_{BC}}\left( {\overrightarrow {{F_{ext}}} } \right)} \)
Il Vient que : \(\sum {{W_{BC}}\left( {\overrightarrow {{F_{ext}}} } \right)} = \) \(\frac{{mv_C^2}}{2} - \frac{{mv_B^2}}{2}\)
• Somme des travaux des forces qui s’exercent sur le mobile entre A et C
\(\sum {{W_{AC}}\left( {\overrightarrow {{F_{ext}}} } \right)} = \) \(\sum {{W_{AB}}\left( {\overrightarrow {{F_{ext}}} } \right)} + \) \(\sum {{W_{BC}}\left( {\overrightarrow {{F_{ext}}} } \right)} \)
Il vient que : \(\sum {{W_{AC}}\left( {\overrightarrow {{F_{ext}}} } \right)} \) \( = \frac{{mv_C^2}}{2}\)
AN : \(\sum {{W_{AC}}\left( {\overrightarrow {{F_{ext}}} } \right)} \) \( = 22,5J\)
• Comparaison :
\(\sum {{W_{AC}}\left( {\overrightarrow {{F_{ext}}} } \right)} \) \( = 22,5J\)
• Conclusion : Mpito a raison
2. Il s'agit de déterminer la distance \(d\) parcourue par le solide sur le tronçon CD ( au moment où sa vitesse s’annule) afin de savoir si le jeu de Ondoua est gagnant ou non.
Pour cela, nous allons :
(i) Faire le bilan des forces qui s’exercent sur le solide entre C et D ;
(ii) Appliquer le TEC (ou la conservation de l’énergie mécanique) entre les points C et D pour déterminer \(d\) ,
(iii) Comparer la valeur obtenue à CD.
(v) Conclure.
• Bilan des forces Système:
solide (S)
image jeu plan incline
Forces extérieures: le poids du solide et la réaction du support.
• Application du TEC
\({E_{{C_f}}} - {E_{{C_C}}} = \) \(\sum {W\left( {\overrightarrow {{F_{ext}}} } \right)} \)
\({E_{{C_f}}} - {E_{{C_C}}} = \) \(W(\overrightarrow P ) + W(\overrightarrow R )\)
Or \(W(\overrightarrow R ) = 0\), car (\(\overrightarrow R \bot \overrightarrow {CD} \)) et \({E_{{C_f}}} = 0\) et \(W(\overrightarrow P ) = - mgd\sin \alpha \)
soit d: \(d = \frac{{v_C^2}}{{2g\sin \alpha }}\)
AN : \(d = 0,9m\)
• Comparaison
\(d = 0,9m \prec CD\)
• Conclusion
Le jeu de Ondoua n’est pas gagnant.