Probatoire
Physique
C & E
2010
Correction
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Exercice 1: Energie électrique
1.1 La “pile alcaline”, est constituée de l’hydroxyde de potassium comme électrolyte et le potassium est un métal de la famille des alcalins, d’où le nom donné à ce type de pile.
1.2 Avantage et inconvénient de la pile-bouton au mercure
— Avantage: de très petite taille
— Inconvénient: contient du plomb qui dégrade l’environnement
1.3 Equations aux électrodes:
- Anode : \({Z_n} \to Z_n^{2 + } + 2{e^ - }\)
- Cathode : \(HgO + 2{e^ - } + {H_2}O\) \( \to Hg + 2O{H^ - }\)
1.4 Calcule de la masse minimale de zinc. De l’équation à l’anode, on a:
\({m_{Zn}}\) \( = \frac{{I.t.{M_{Zn}}}}{{2F}}\) \( = 0,037g\)
2. Alternateur
2.1.1 La transformation a lieu dans la bobine qui est le stator, car c’est dans la bobine que circule le courant induit.
2.1.2 Diagramme des énergies
2.2 Calcule de la puissance reçue par l’alternateur
2.2 Calcule de la puissance reçue par l’alternateur\(r = 95\% \) \( = \frac{{{P_{fournie}}}}{{{{\mathop{\rm P}\nolimits} _{{\rm{r}}e}}}}\) \( \Rightarrow {{\mathop{\rm P}\nolimits} _{{\rm{r}}e}}\) \( = \frac{{{P_1} + {P_2}}}{{0,95}}\) \( = 11,05{\rm{W}}\)
— Calcule du moment du couple
\({{\mathop{\rm P}\nolimits} _{{\rm{r}}e}} = {\mathfrak{M}_{\mathfrak{C}\mathfrak{o}\mathfrak{u}\mathfrak{p}\mathfrak{l}\mathfrak{e}}}.\omega \) \( \Rightarrow {\mathfrak{M}_{\mathfrak{C}\mathfrak{o}\mathfrak{u}\mathfrak{p}\mathfrak{l}\mathfrak{e}}}\) \( = \frac{{{{\mathop{\rm P}\nolimits} _{{\rm{r}}e}}}}{\omega } = 4,31N.m\)
Exercice 2 : Energie mécanique
1. Inventaire des forces extérieurs
2. En utilisant le TEC, exprimons EC comme fonction de \(l\)
\({E_C} - {E_{C0}}\) \( = W(\overrightarrow P ) + W(\overrightarrow R )\) \( = mgl\sin (\alpha ) - fl\)
\({E_C} = \) \((mg\sin (\alpha )\) \( - f).l + {E_{C0}}\)
3 Traçons le droite \({E_C} = f(l)\)
4.1 A t=0, la droite coupe l’axe des ordonnées en un point qui représente l’énergie cinétique de solide à l’instant initial4.2 Pour déterminer f, on calcule la pente de la droite précédente
\(a = \tan (\alpha )\) \( = \frac{{\Delta E}}{{\Delta l}}\) \( = \frac{{0,095 - 0,053}}{{0,14 - 0,058}}\) \( = 0,51\)
De l’équation: \(a = mg\sin (\alpha )\) \( - f \Rightarrow \) \(f = mg\sin (\alpha )\) \( - a = \) \(0,172N\)
Exercice 3: Optique géométrique
1.1 Les phénomènes mis en jeu sont: la réflexion et la réfraction.
1.2.1 Le rayon réfracté se rapproche de la normale, alors l’indice du milieu 1 est inferieur à l’indice du milieu 2.
1.2.2 Dans la triangle IPB
\(\tan (i)\) \( = \frac{{PB}}{h} \Rightarrow \) \(PB = h\tan (i)\) \( = 10{\rm{cm}}\); et \(PA = PB\) \( - AB\) \( = 6,28cm\)
\(\tan (i)\) \( = \frac{{PB}}{h} \Rightarrow \) \(PB = h\tan (i)\) \( = 10{\rm{cm}}\); et \(PA = PB\) \( - AB\) \( = 6,28cm\)Calcule de l’angle r
\(\tan (r)\) \( = \frac{{PA}}{h} \Rightarrow \) \(r = {\tan ^{ - 1}}(\frac{{PA}}{h})\) \( = 32,{13^0}\)
1.3 De la loi de Descartes relative à la réfraction
\(\sin (i) = n\sin (r)\) \( \Rightarrow n = \) \(\frac{{\sin (i)}}{{\sin (r)}}\) \( = 1,33\)
2.1 Calcule de R
\(C = \frac{{2(n - 1)}}{R}\) \( \Rightarrow R = \) \(\frac{{2(n - 1)}}{C} = \) \(2(n - 1)f{'_1} = 50cm\)
2.2.1 Calcule de:
— O1A’ position de l’image par rapport à O1. De la formule de position
\(\overline {AB} = 2{\rm{cm}}\), \(\overline {{O_1}A} = - 100{\rm{cm}},{\rm{ }}\) \({\rm{ }}\overline {{O_1}F'} = 50{\rm{cm}}\) soit \(\overline {{O_1}A'} = \) \( = {(\frac{1}{{\overline {{O_1}A} }} + \frac{1}{{\overline {{O_1}F{'_1}} }})^{ - 1}}\) \( = + 100{\rm{cm}}\)
— Nature de l’image
\(\gamma = \frac{{\overline {A'B'} }}{{\overline {AB} }}\) \( = \frac{{\overline {OA'} }}{{\overline {OA} }} = - 1\)
L’image est renversée est de même taille que l’objet.
— Nature \(\overline {{O_1}A} ' \succ 0\) l’image est réelle.
2.2.2. a) construction de A’’B’’
b) On peut recueillir l’image sur l’écran, car elle est réelle.
Exercice 4
Exercice 4 Œil et instruments d’optique.
1. l’image d’un objet à l’infini se forme avant la rétine: le défaut en question est la myopie.
2. Pour corriger la myopie, il faut les lentilles divergentes.
3.1 L’image intermédiaire de l’astre se forme dans le plan focal image de l’objectif, i.e. \(\overline {{O_1}A'} = + 100{\rm{\ cm }}\)
3.2 Position de l’image intermédiaire.
\(\left\{ \begin{array}{l}\overline {{O_2}A''} = - Dm = - 73,5{\rm{cm}}\\\overline {{O_2}A'} = ?{\rm{ \ et }}f{'_2} = + 5{\rm{cm}}\end{array} \right.\) \( \Rightarrow \overline {{O_2}A'} = \) \({( - \frac{1}{{f{'_2}}} + \frac{1}{{\overline {{O_2}A''} }})^{ - 1}}\) \( = - 4,7{\rm{cm}}\)
Calcule de \(\overline {{O_1}{O_2}} \)
\(\overline {{O_1}{O_2}} = \) \(\overline {{O_1}A'} + \overline {A'{O_2}} = \) \(\overline {{O_1}A'} - \overline {{O_2}A'} = \) \( + 104,7{\rm{\ cm}}\)
