Aurélie 16/04/13
 

 

QCM : interférences, relativité restreinte, fission nucléaire, concours kiné EFOM 2013.

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Interférences lumineuses.
Une expérience d'interférences est réalisées entre deux fentes très fines parallèles, F1 et F2, déparées par une distance "a" éclairées par un faisceau laser émettant une radiation de longueur d'onde l = 630 nm. On observe des franges brillantes sur un écran placé à la distance d = 2,0 m des fentes.
A) Ce dispositif est appelé " fentes d'Young". Vrai.
B) Au point M, milieu d'une frange brillante, la différence de marche entre les deux ondes lumineuses, issues respectivement de F1 et F2, est un nombre entier pair de demi-longueur d'onde. Vrai.
C) Le phénomène d'interférences ne se produit qu'avec des ondes lumineuses. Faux.
D) Si les radiations lumineuses, qui interfèrent en un point M donné, sont en opposition de phase, l'intensité lumineuse en M est minimale. Vrai.
L'intensité lumineuse est nulle ( c'est à dire minimale ) en M, les interférences étant destructives.
E) On augmente la distance entre les deux fentes jusqu'à la valeur  a = 2,0 cm. l'interfrange augmente. Faux.
i = l D / a, si "a" augmente, l'interfrange i diminue.

Relativité restreinte.
Tom et Léia sont deux faux jumeaux. Tom quitte la terre le jour de ses 30 ans et voyage dans une fusée supposée ponctuelle se déplaçant à la vitesse v = 0,8 c. Il se dirige vers Sirius qui se situe à environ 9,0 a.l de la terre.
On néglige la phase d'accélération et de décélération de la fusée.
1 a.l ~ 1,0 1016 m ; c = 3,0 108 m/s ; 1 an ~3,0 107 s.
Coefficient de Lorentz g = 1 / (1-(v/c)2)½. Aide au calcul : 8/3 ~2,5
  A) Tom observe un pendule dont il mesure la période d'oscillation égale à 2,4 s. Un observateur terrestre mesurerait une période de 1,4 s. Vrai.
Le temps s'écoule plus lentement dans la fusée d'après un observateur terrestre.
g = 1 / (1-0,82)½ =1 / 0,6 ; puis 2,4 *0,6 ~ 1,4 s.
B) Pour Léia le voyage de son jumeau dure 4,0 108 s. Faux.
Distance parcourue par Tom : 18 1016 m ; 
durée du voyage pour un observateur terrestre :
18 1016 /(0,8*3,0 108) =7,5 108 s.
Durée du voyage  ( temps propre ) pour Tom : 0,6 *7,5 108 =4,5 108 s~ 4,0 108 s.
C) Pour Tom la durée du voyage  est de 4,0 108 s. Vrai.
D) Tom aura 38 ans lorsqu'il atteindra Sirius. Vrai.
Distance parcourue par Tom : 9 1016 m ;
durée du voyage  ( temps propre ) pour Tom
: 2,25 108 s ou
2,25 108 / (3 107) =7,5 ans ~ 8 ans.
E) Léia aura 38 ans lorsque Tom atteindra Sirius. Faux.
7,5 / 0,6 =12,5 ans, puis 30 + 12,5 = 42,5 ans.

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Fission nucléaire.
A) Une fission nucléaire est une réaction nucléaire spontanée. Faux.
La fission est provoquée  ( par le choc avec un neutron, par exemple ).
B) Lors d'une réaction nucléaire il y a conservation de la masse. Faux.
Il y a conservation de la grandeur " masse énergie".
C) Lors d'une fission nucléaire, les neutrons produits peuvent provoquer une réaction en chaîne. Vrai.
23592U +10n ---> 9336Kr + 14056Ba + 3 10n.
Le bilan neutronique est +2. Ces derniers peuvent provoquer deux autres fissions et ainsi de suite.

D) La masse du noyau de tritium 31H est inférieure à la masse d'un proton et de deux neutrons. Vrai.
La masse d'un noyau est inférieure à la somme des masses de ces constituants isolés et au repos.
E) L'uranium peut subir une fission nucléaire dont l'équation est écrite ci-dessus.
  La masse de 
9336Kr + 14056Ba +210n  sera alors supérieure à la masse de 23592U. Faux.
La masse de  9336Kr + 14056Ba +210n  sera inférieure à la masse de 23592U.




Un noyau d'uranium subit la réaction nucléaire d'équation : 23592U +10n ---> 9438Sr + 14054Xe + x 10n.
A) x vaut 2. Vrai.

Conservation du nombre de nucléons : 235+1 = 94 + 140 +x ; x =2.
B) Il s'agit d'une réaction de fusion nucléaire. Faux.
Il s'agit d'une réaction de fission nucléaire.
C) Un noyau d'uranium est constitué de 92 neutrons et 143 protons. Faux.
92 protons et 235-92 = 143 neutrons.
D) Une réaction en chaîne est possible. Vrai.
E) 23592U a une mase de 235 u soit 2,19 105 eV. Faux.
Donnée : énergie de masse correspondant à 1 u : 930 MeV.
235*930 ~2,19 105 MeV = 2,19 1011 eV.




  


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