Lentille convergente, dipôle RC, sécurité. Concours technicien en sciences des matériaux Montpellier 2014


Lentille convergente
On place un objet lumineux AB de 1 cm de hauteur, à 6 cm en avant d’une lentille L convergente de
centre optique O et de distance focale f’ = 4 cm.
Faire un schéma optique à l’échelle 1. Indiquer la propagation des rayons lumineux et la
position de l’image A’B’.
Déterminer par le calcul, à l’aide de la formule de conjugaison, la position et la grandeur de
l’image A’B’.



Mesure de la valeur de la capacité d’un condensateur.
On dispose de 2 composants : une résistance de valeur R = 150 ohms et un condensateur de capacité C inconnue. L’objectif est de déterminer la valeur de C.
Pour cela, on va étudier la charge du condensateur à travers la résistance à l’aide d’un générateur de f.e.m. E = 5,1 V. On réalise le montage schématisé ci-dessous et on réalise l’acquisition automatique de la courbe de tension UC(t) aux bornes du condensateur en fonction du temps.

Quel appareil portatif utilisez-vous pour mesurer UC(t) ? Entre quels points du circuit le
connectez-vous ?

Un multimètre sur la fonction voltmètre, courant continu, branché aux bornes du condensateur. ( points A et M ( COM)).
On suppose le condensateur déchargé. A l’instant t = 0, on ferme l’interrupteur K. On obtient
la courbe ci-dessous. Le phénomène observé est caractérisé par une grandeur appelée constante de temps notée t. A l‘aide de la courbe, estimez l’ordre de grandeur de
t sans aucun calcul.

 De façon générale, quel est le risque encouru lors d’une intervention technique sur un gros
appareillage expérimental dans lequel sont intégrés des condensateurs présentant des
constantes de temps de l’ordre de plusieurs minutes ?
La tension aux bornes des condensateurs n'est pas nulle : risque électrique, voir électrocution.

Quelle est l’expression de t en fonction des composants du circuit ? t= RC.
Les conventions de sens et d’orientation pour le courant et les tensions sont indiquées sur le
schéma du montage. Quelle est la relation entre E, UR et UC ?
Additivité des tensions : E =
UR + UC .
Quelle est l’expression de UR en fonction de l’intensité du courant i ? UR = R i.
 Quelle est l’expression de i en fonction de q, la charge portée par le condensateur ?
 i = dq/dt
= C dUc/dt.
8) Quelle est l’expression de i en fonction de UC ?
 En utilisant ces résultats, montrez que la tension UC(t) aux bornes du condensateur vérifie
l’équation différentielle suivante : E =
t dUC/dt + UC.
E =Ri+ UC  = RC dUc /dt +UC.




Vérifiez que UC(t) = E[1-exp(-t/ t)] est solution de l’équation précédente et satisfait à la
condition initiale : t = 0, condensateur déchargé.
Dériver Uc par rapport au temps :
dUc /dt = E / t exp(-t/ t).
Repport dans l'équation différentielle : E =
exp(-t/ t) + E[1-exp(-t/ t)] .
Cette égalité est vérifiée quel que soit le temps.

 Trouvez la valeur du rapport UC/E pour t =
t.
UC(t = t) = E[1-exp(-1)] ; UC(t = t) / E = 0,63.
En utilisant ce résultat et à l’aide de la courbe UC(t), déterminez la valeur de C.
C = t / R = 0,018 / 150 = 1,2 10-4 F.

.


Anglais.
Replacement of pump diaphragm
Note :
Mark the orientation and alignment of all the components of the diaphragm pump with a marker pen
before taking the pump apart. Misalignment could cause serious damage to the pump.
Instructions :
1) Remove 8 M4 x 8 button head screws that secure the pump
enclosure lid.
2) Remove the 8 mm P.T.F.E. tube from the fittings on the pump
head.
3) Undo the 8 M5 bolts (circled in red) from the top of the pump
head to expose the pump diaphragms.
4) Remove the screw in the centre of the diaphragms.
5) Replace with new diaphragms and place a small amount of
thread sealant on the screw before tightening.
6) To reassemble, follow reverse instructions 3 to 1.
TIGHTEN ALL PUMP BOLTS TO 3Nm.
 Remplacement de la pompe à membrane.
Note : Marquer l'orientation et l'alignement de tous les composants de la pompe à membrane à membrane avec un marqueur avant le  démontage. Un désalignement pourrait causer de graves dommages à la pompe.
Instructions :
1. Retirer les 8 vis qui fixent le couvercle de la pompe.
2. Retirer le tube en PTFE des raccors sur la tête de pompe.
3. Retirer les 8 vis ( marquées en rouge) à partir du haut de la tête pour exposer les membranes.
4. Retirer la vis dans le centre des diaphragmes.
5. Remplacer les par de nouvelles membranes et placer une petite quantité de fil scellalt sur la vis avant de serrer.
6. Pour le remontage suivre les instructions dans le sens 3 à 1.
Serrer tous les boulons de la pompe ( 3 Nm).

Hygiène et sécurité.
Les déchets chimiques sont triés au laboratoire en vue de leur retraitement, compléter le tableau suivant en cochant pour chaque produit le lieu d’évacuation le plus adapté :

Evier
Poubelle
 acide
organique
Poubelle
 solvants
 halogénés
Poubelle
 acides
minéraux
Poubelle
bases
minérales
Poubelle
 solvants
non halogénés
Poubelle
bases
organiques
Poubelle
métaux
lourds
Chloroforme


X





Pentane





X


Ether diéthilique





X


Chlorure de nickel







X
Nitrate de plomb







X
Chlorure de sodium
X







Potasse




X



Acide chlorhydrique



X




Acide acétique

X






Méthanol





X


.



Que signifient les trois pictogrammes ?
Inflammable, toxique, cancèrogène.
b) Que veulent dire, respectivement, les indications Hxxx et Pxxx ?
Phrases de dangers (H) et de prudence ( P).
c) Quels sont les équipements que vous devez prendre pour utiliser ce produit ?
Travailler sous hotte aspirante, loin de toute flamme, port de blouse, gants et lunettes de protection.
Que signifie le sigle ‘CMR’ ?
Cancèrogène, mutagène, reprotoxique.
Quels sont les risques encourus lors de l’utilisation d’azote liquide ? Comment s’en prémunir ? Quels équipements utiliser ?

Risque de brûlures par le froid  : port de gros gants isolants, de pantalon, blouse, souliers fermés ;
- risque d'anoxie par manque d'oxygène ( ventilation de l'espace où l'azote liquide est utilisé ).
Un feu s’est déclaré à proximité directe d’un spectromètre Raman. Quel type d’extincteur utilisera-t-on ? Pourquoi ?
Feu sur appareil électrique : extincteur à CO2.




  

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