Aurélie 03/05/11
 

 

    Concours Orthoptie Bordeaux 2007.

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Ondes mécaniques progressives.
Au cours d'un match de tennis, les spectateurs décident de faire une « hollà ». Le tour complet du cours est effectué en une minute.
Décrire la perturbation engendrée par les spectateurs. Par quoi est elle matérialisée ?
Il s'agit d'une onde sonore se propageant dans toutes les directions. Elle transporte de l'énergie mais pas de matière.
Pourquoi la « hollà » est elle une onde ? Est-elle transversale ou longitudinale ?
On observe la propagation d'une perturbation dans l'air : la perturbation est une variation de pression. L'onde sonore est longitudinale.
Quel est le milieu au sein duquel l'onde se propage ?
L'onde se propage dans l'air.
Sachant que la longueur moyenne du tour du stade au niveau des gradins est de 800 m, quelle est la célérité de l'onde ?
c = distance (m) / durée (s) = 800 / 60 = 13 m /s.

Ondes mécaniques progressives périodiques.
 Entourer la ou les réponses vraies
A) Les ondes mécaniques progressives périodiques présentent une double périodicité en temps et en espace. Vrai.
B) La célérité de l'onde permet de relier la période temporelle et la période spatiale.
Vrai. l = cT.
C) Un milieu est dit dispersif si la célérité des ondes qui s'y propagent ne dépend pas de leur fréquence. Faux.
Dans un milieu dispersif, la célérité dépend de la fréquence.
D) Si le milieu de propagation n'est pas dispersif, la célérité d'une onde ne dépend que des propriétés de ce milieu.
Vrai.
E) Aucune réponse ci-dessus. Faux.

La lumière : modèle ondulatoire.
Entourer la ou les réponses vraies
A) Une radiation lumineuse peut se propager dans le vide ou dans un milieu matériel.
Vrai.
B) La lumière émise par une source de lumière blanche est monochromatique. Faux.
Polychromatique :  toutes les couleurs de l'arc en ciel sont présentes.
C) L'indice de réfraction n d'un milieu transparent est défini par la formule n= v /c. Faux.
n = célérité de la lumiètre dans le vide / célérité de la lumière dans le milieu = c / v.
D) La diffraction d'une onde lumineuse monochromatique de longueur d'onde λ de largeur a, provoque un faisceau de demi-largeur angulaire θ=a /λ. Faux.
q = l / a.
E) Aucune des réponses ci-dessus. Faux.
 



Sur l'échelle suivante classer les couleurs composant la lumière blanche : bleu, orange,vert, violet, rouge, jaune.




 

Dipole condensateur.
 Entourer la ou les réponses vraies
A) Un condensateur est composé de deux armatures A et B conductrices séparées par un isolant.
Vrai.
B) Le condensateur relié à un générateur peut accumuler des charges q sur ces armatures A et B avec à chaque instant qA = - qB. On dit que le condensateur se charge. Vrai.
C) La tension u (t) et q (t) sont des grandeurs discontinues. Faux.
La continuité de l'énergie stockée conduit à la continuité de la charge q et de la tension aux bornes du condensateur.
D) La capacité d'un condensateur s'exprime en Farad. Vrai.
E) Aucune des réponses ci-dessus. Faux.

Dipole bobine.
 Entourer la ou les réponses vraies
A) une bobine est constitué d'un enroulement de fil électrique en cuivre, entouré d'une gaine ou d'un vernis isolant. Vrai.
B) L'inductance s'exprime en Hertz, de symbole H. Faux.
L'inductance s'exprime en henry ( H).
C) l'intensité du courant parcourant une bobine est une grandeur discontinue. Faux.
La continuité de l'énergie stockée conduit à la continuité de l'intensité du courant.
D) Une bobine d'inductance L parcourue par un courant d'intensité i possède une énergie Ebob= 1/2 L.i. Faux. ( ½Li2 )
E) Aucune des réponses ci-dessus. Faux.

La mécanique de Newton.

L'énoncé du principe d'inertie donné dans le texte est-il complet ? Si ce n'est pas le cas, préciser en rappelant la première loi de Newton. Dans quel référentiel est-il applicable ?
Dans un référentiel galiléen, si la somme vectorielle des forces extérieures appliquées à un solide est nulle ( solide pseudo-isolé ) alors le centre d’inertie G de ce solide est soit au repos, soit animé d'un mouvement rectiligne uniforme et réciproquement.
Un solide peut donc se déplacer même si la somme des forces appliquées à ce solide soit nulle. La véritable opposition n'est pas entre mouvement et repos mais entre mouvement rectiligne uniforme (le repos n'est qu'un simple cas particulier) et les autres types de mouvement.
Selon Feynman, la force appliquée a un objet peut être décrite grâce à « deux effets » : quels sont-ils ?
L'accélération : variation de la norme de la vitesse et changement de direction du vecteur vitesse.
Comment Feynman illustre t-il l'un de ces effets dans la suite du texte ?
Il décrit un mouvement circuaire uniforme.
 Peut on à la lecture du texte définir ce qu'est l'accélération ?
Non : le vecteur accélération traduit la variation du vecteur vitesse ( modification de la norme de la vitesse et changement de direction de ce vecteur).
Qu'évoque le terme inertie ? Déduire du texte la grandeur physique qui permet de mesurer le coefficient d'inertie.
Le terme inertie évoque la masse. Une force est égale à une masse mutipliée par une accélération.
 On fait tourner une pierre au bout d'une ficelle.
Comparer les caractéristiques de la force exercée par la main à celle exercée par la ficelle sur la main. Énoncer la loi de Newton à laquelle il faut se référer.
Ces deux forces sont opposées ( même direction, même norme, sens contraire ).
3ème loi de Newton

Interaction entre un objet A et un objet B : si un solide noté A exerce sur un solide noté B une force notée F A / B, alors B exerce sur A une force notée F B / A . Les deux forces associées à une même interaction sont toujours égales et opposées.






Youri Gagarine fut le premier homme à réaliser un vol orbital. Ce vol eut lieu à bord du vaisseau Vostok 1, le 12 avril 1961.
L'orbite du vaisseau est assimilée à une trajectoire circulaire d'altitude h = 250 km. Le rayon de la Terre R sera pris égal à 6,38.103 km. Sa masse est M = 5,98.1024 kg. La constante de gravitaion universelle G = 6,67.10-11 m3.kg-1.s-2. Etablir une relation reliant la vitesse v du satellite au rayon r de sa trajectoire. Calculer r et v.

Le satellite est soumis à la seule force de gravitation centripète exercée par la planète

M : masse (kg) de la planète ; m : masse du satellite (kg) ; R (m) rayon planète ; h (m) altitude depuis le sol.
Suivant l'axe n la seconde loi de Newton s'écrit : GMm /(R+h)² = m aN= mv²/ (R+h).
d'où la valeur de la vitesse (m/s): v =[GM / (R+h)]½. indépendante de la masse du satellite.
r = R+h = 6,38 106 + 250 103 = 6,63 106 m..
v =( 6,67.10-11*5,98.1024 / 6,63 106)½ =7,75634 103 ~7,76 103 m/s.
Calculer la période de révolution, notée T, du vaisseau en heures et en minutes.
Le satellite décrit la circonférence 2pr à la vitesse v en T secondes.
T =
2pr / v = 2*3,14 *6,63 106 / 7,75634 103 ~5,37 103 s = 1 h 30 min.
 La masse totale du vaisseau était de m =4,72.103 kg. Calculer la force de gravitation exercée par la Terre sur le vaisseau.
F = GMm / r2 = 6,67.10-11 *5,98.1024 *4,72.103 / (6,63 106)2 = 4,28 104 N.

La période des oscillations d'un pendule élastique vertical, formé d'un solide de  masse m et d'un ressort de raideur k de longueur à vide L et de masse nulle, est donnée par :

Noyau radioactif.
Une réaction nucléaire mettant en jeu un noyau père de symbole 9038 Sr et un noyau fils de symbole 9039Y est du type
A) radioactivité α
B) radioactivité β-. Vrai.
C) radioactivité γ. Vrai.
D) radioactivité β+.
E) Aucune des réponses ci-dessus.
9038 Sr ---> 9039Y* + 0-1e suivie éventuellement de 9039Y* ---> 9039Y +g.

Un ensemble de noyaux radioactifs a une demie-vie égale à t½=10 ans. Au bout de 40 ans, le pourcentage de noyaux radioactifs restants par apport au nombre initial est de :
A) 0 % ; B) 6,25 %  Vrai ; C) 12,5 % ; D) 33,3 % ; E) 87,5 % ; F) Aucune des réponses ci-dessus.
40 ans = 4 demi-vie ; il restera donc 100 / 24 =  6,25 % de noyaux initiaux.

Compléter les équations de désintégration α, β ou β+ suivantes :
8737 Rb ---> 8738Sr0-1e
147 62Sm ---> 14360Nd + 42He
6429 Cu ---> 6428Ni01e
137 N ---> 136C01e
262105Ha ---> 258103 Lw + 42He
11549 In ---> 11550Sn0-1e






L'azote 12 est un élément radioactif β. Il se transforme en carbone 12 dans un état excité 126C*. Le noyau produit est instable et il retrouve son état fondamental stable en émettant un photon γ, auquel est associé une énergie = 4,43 MeV.
Données : – masse du noyau de carbone 12 dans son état fondamental = 11,99671 uma
– 1 uma = 931,5 MeV.
Ecrire l'équation de la réaction de désintégration de l'azote 12 et préciser de quelle radioactivité β il est question.
127 N ---> 126C*01e ( type ß+ ).
Ecrire l'équation de l'émission γ.
126C* ---> 126C + g.
 En utilisant la conservation de l'énergie, calculer la masse du noyau de carbone 12 excité.
Energie du noyau de
126C* = énergie du noyau de 126C + énergie du photon.
Energie du noyau de 126C* =11,99671 *931,5 + 4,43 .
Masse du noyau
de 126C* =11,99671  + 4,43 / 931,5 =12,00147 uma.

L'atome.
.Entourer la ou les réponses vraies.
A) L'énergie de l'atome est discontinue. Vrai.
B) La structure énergétique de l'atome s'explique dans le cadre de la mécanique de Newton. Faux.
Dans le cadre de la mécanique quantique.
C) Un atome dans un état fondamental peut émettre un photon.
Faux.
Un atome excité peut emettre un photon.
D) Un spectre de raies est la signature de la température d'un gaz. Faux.
Un spectre de raies est la signature d'un élément chimique.
E) Les quantités d'énergie échangée sont de l'ordre de l'électron volt pour le noyau et du Mev pour l'atome. Faux.
de l'ordre de l'électron volt pour l'atome  et du Mev pour le noyau.
F) Aucune des réponses ci-dessus.

Grandeurs et unités.
GrandeurUnité
NomSymboleNomSymbole
charge électriqueqcoulombC
pressionp ou PpascalPa
intensité du courantIampèreA
longueur d'ondelmètrem







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