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Probatoire
Physique
D
2012
Enoncés
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Exercice 1: Lentilles minces et instruments d’optique
1.1. Lentilles minces
Un objet réel \(\overrightarrow {AB} \) lumineux de hauteur H = 5cm est placé devant une lentille de vergence C = -4 dioptries.
a) Donner la nature de la lentille.
b) On veut que le grandissement de l’image soit de 0,5.
Déterminer la position de l’objet par rapport à l’image.
c) Construire l’image \(\overrightarrow {A'B'} \) à l’échelle E = 1/5 sur les deux axes dans le document à remettre avec la copie.
1.2. L’œil réduit
a) Faire un schéma de l’œil réduit.
              b) Donner la manifestation de la myopie et son mode de correction
1.3. La loupe
a) Faire une description brève de la loupe et de son mode d’utilisation.
b) Une loupe de vergence C = 20 dioptries permet de voir l’image d’un objet rejetée à l’infini. Calculer la puissance P de cette loupe.

Exercice 2: Energie électrique
2.1.Production du courant continu
a) Ecrire les équations aux électrodes de la pile Daniell en fonctionnement.
              b) La pile fonctionne pendant 2 heures en produisant un courant I = 15 mA. Calculer la masse m de cuivre déposé à la cathode.
On donne Mcu = 63,5 g.mol-1 . La charge Q équivalent au passage d’une mole d’électrons vaut 96500C.
 2.2. Production d’un courant alternatif
a) Donner le principe de fonctionnement d’un alternateur.
b) Le flux d’un champ magnétique à travers un circuit à un instant quelconque est de la forme: \(\varphi (t) = 2.\cos (62,8t)webers\)
b).1. Donner l’expression de la f.é.m. induite e en fonction du temps. Rappel :\((\cos (at))' =  - a\sin (at)\)
b) .2. calculer E, valeur maximale de la f.é.m. induite dans la spire.
2.3. Energie électrique consommée dans une portion de circuit
Un générateur de f.é.m. E = 22V et de résistance interne r = 2Ω est monté aux bornes d’une déviation de deux résistors identiques de résistance R1 = R2 = 18 Ω.
a) En utilisant la loi de Pouillet, vérifier que l’intensité I0 du courant dans chacun des résistors vaut 1 A.
b) Calculer le  rendement énergétique η du générateur.
c) Construire le diagramme d’échanges des énergies dans ce  circuit.

Exercice 3: Energie mécanique
Prendre g = 9,8 N.kg-1
3.1. Travail d’une force constante.
Dans un atelier de construction mécanique, une barre métallique homogène de masse m = 400 Kg et de longueur L = 5 m repose horizontalement sur un sol aussi horizontal. A l’aide d’une grue, on l’incline d’un angle α = 30° par rapport à l’horizontale en la soulevant par l’une de ses extrémités.
a) calculer le travail W fourni par la grue.
b) Calculer la durée t de l’opération si la grue soulève la barre à la vitesse constante v = 1m.s-1 .
3.2. Théorème de l’énergie cinétique
a) Enoncer le théorème ci-dessus.
          b) Application: une petite caisse de masse m = 500g est lancée sur un sol horizontal avec une vitesse initiale v0 = 3m.s-1 . Après un déplacement sur une distance d = 10m, elle s’arrête. Calculer l’intensité f de la force de frottements supposée constante exercée par la piste sur la caisse.
3.3. Energie mécanique d’un ballon
a) Définir les termes suivants:
-- L’énergie mécanique d’un système.
                      -- Un système isolé.
            b) Un enfant maintient à une hauteur h = 1m au-dessus du sol son ballon de masse m = 100g. Il le laisse tomber verticalement sans vitesse initiale. On admet que le système {Terre-ballon} est isolé. Son énergie potentielle de pesanteur est prise égale à zéro au niveau du sol. Calculer la valeur de la vitesse v1 du ballon quand il touche le sol pour la première fois.