QCM : Interactions, travail d'une force, onde, transfert thermique,. Concours kiné St Michel 2015

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8. interactions fondamentales. ( 1,5 pts).
On considère trois particules de masse identique et de charges telles que q1 =q3= -4,0 10-2 C et q2 = 1,0 mC. Les trois particules sont alignées dans l'ordre 1, 2, 3. La distance entre les particules 1 et 2 et la même que celle entre les particules 2 et 3 et vaut d =2,0 10-5 m. La valeur d'une interaction électromagnétique sera notée Fe et celle d'un interactiongravitationnelle sera notée Fg.
- Fe 1/2 = -9,0 10-14 N. Faux.
La valeur ou norme d'une force est positive.
- . Vrai.

- Fg 1/2 =Fg 3/2. Vrai.
Fg 1/3 = ½Fg 1/2. Faux.

9. Travail et forces. (1 pt)
Un skieur de masse m = 80,0 kg descend une piste inclinée d'un angle a = 30 ° par rapport à l'horizontale à une vitesse constante de 40 km/h. Les forces de frttements de la piste sur les skis ainsi que celles de l'air ont une résultante F parallèle à la pente.
- Le travail du poids est moteur.
Vrai.
En descente, le travail du poids est moteur.
- La résultante F des forces de frottements est une force conservative. Faux.
- La somme des travaux de toutes les forces s'exerçant sur le skieur est nulle. Vrai.
Le mouvement est rectiligne uniforme, le skieur est pseudo-isolé.

- F ~ 400 N. Vrai.


10. Emission, réception d'une onde. (1 pt).
Un émetteur et un rcepteur d'ondes sont séparés par une distance d = 17 cm. La fréquence de l'émetteur est réglée aà la valeur 40 kHz. La vitesse du son dans l'air est donnée par la relation suivante : vson = 20 T½ avec v en m/s et T en K.
- L'onde émise est un ultrason. Vrai.

- la longueur d'onde associée à l'onde émise a pour valeur 8,5 mm
. Faux.
Tout dépend de de la température l = vson / f =20 T½/f.
à 25°C, on trouve 8,6 mm et à 10°C, l = 8,4 mm.
- Pour une température supérieure à 27°C, l'onde atteint le récepteur avec un retard mesurable avec un chronomètre dont la précision est la milliseconde. Faux.
vson > 20 *300½  ;
vson > 346 m/s.
Durée du parcours d :
0,17 / 346 ~ 4,9 10-4 s.
La vitesse du son à 40 °C est le double de la vitesse du son à 10°C. Faux.
vson 40 =20 *313½ ~354 m/s ; vson 10 =20 *283½ ~336 m/s .





11. Transferts thermiques. (1 pt)
Le propriétaire d'une maison possédant un grenier non chauffé décide d'en isolé le sol. Il existe de nombreux matériaux isolants caractérisés par leur conductivité thermique notée l. Plus la conductivité thermique d'un matériau est élevée, pus il conduit facilement la chaleur. Après isolation, la résistance thermique totale du sol du grenier doit atteindre 6,3 10-2 KW-1.
Température du grenier q1 = 5,0°C ; température de la maison q2 = 20°C ; surface du sol du grenier S = 80 m2 ; résistance thermique du sol du grenier R =7,5 10-3 K W-1.
l laine de roche = 0,035 W m-1K-1 ;
l Polystyrène = 0,033 W m-1K-1 ;
l liège = 0,042 W m-1K-1 ; l cellulose = 0,039 W m-1K-1 ;
- Le transfert thermique s'effectue du grenier vers la maison. Faux
Du corps chaud vers le corps froid.
- La valeur du flux thermique est égal à 2,0 kW. 
F = (q2 -q1) / R=15 / (7,5 10-3)= 2,0 kW avant isolation.
F = (q2 -q1) / R=15 / (6,3 10-2)~ 240 kW après isolation.
- Pour isoler correctement, il faut choisir du polystyrène extrudé.
Vrai.
Tout dépend de l'épaisseur d'isolant. Le polystyrène est le meilleur des 4 isolants proposés, il en faudra une épaisseur moindre.
-  La paroi à coller sur le sol du grenier doit avoir une résistance de 5,6 10-2 K W-1. Vrai.
6,3 10-2 -7,5 10-3 ~5,6 10-2 K W-1.

.




12. Ondes - difraction. ( 1 pt)

- q = l/(2a). Faux.
q = l/a.
- l = 12 mm.
Vrai.
l = 2 l D /a =2*600 10-9 *2,0 /(200 10-6)=0,012 m.
- Si la distance entre la fente et l'écran double, cela diminue de moitié la longueur d'onde. Faux.
- Lorsque la largeur de la fente double, la largeur de la fente double. Faux.

13. Relativité restreinte (1,5 pts).
Une fusée dans laquelle se trouve un observateur F croise selon un mouvement rectiligne uniforme un observateur terrestre T à la vitesse vf=0,6c. Les horloges de F et de T sont synchronisées et mises à zéro au moment du croisement = 0,6 c. Chaque minute, mesurée à bord de la fusée, F émet un flash lumineux. Les référentiels liés à la fusée et à l'observateur terrestre sont supposés galiléens.
- La durée de une minute mesurée à bord de la fusée par F se trouvant dans la fusée est une durée propre. Vrai.
- La période d'émission des flashs par F, lorsqu'elle est mesurée par T dans son référentiel est 1 min 15 s.
Vrai.
[1-(v/c)2 ]½=([1-0,36)½ = 0,8 ; 1/0,8 = 1,25 ; 60 *1,25 = 75 s = 1 min 15 s.
- La période de réception des flashs par T, lorsqu'elle est mesurée par T est de  2 min.
Vrai.
-Pour F l'intervalle de temps entre la réception de deux flashs successifs par T est une durée impropre.
Vrai.

14. Vitesse.
Un mobile se déplace suivant une trajectoire rectiligne. Le graphe ci-dessous représente les variations de la vitesse au cours du temps.

- Les portions A et C représentent un mouvement rectiligne uniformément accéléré. Vrai.
La vitesse est une fonction linéaire croissante.
- La vitesse moyenne des sections B et D est 40 m/s. Faux.
Distance dB = 30*3 = 90 m ; distance dD = 50 *4 = 200 m ; vitesse moyenne  des parcours B et D = 290 / 7 ~41,4 m/s.
- La plus grande accélération correspond à la section A.
Accélération portion A :30/3 = 10 ms-2 ; accélération portion C :20/4 = 5 m s-2 ; déccélération section E : -50 /2 = -25 ms-2.
- L'accélération est nulle pour les sections B et D.
Vrai.

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