Ondes, mécanique
Concours audioprothésiste Toulouse 2017.

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  Ondes.
1. Une onde sinusoïdale progressive a pour expression y = 5 sin ( 10pt-2px), y, x et t sont exprimées dans les unités SI. La célérité de l'onde est de 5 m/s, l'amplitude de l'onde vaut alors ::
A. 5 mm
  ; B. 5 cm ; C. 5 dm; D. 5 m, vrai ; E. 5 km.

2. 
La période temporelle de l'onde précédente vaut :
A. 100 ms B. 200 ms, vraiC. 0,1 s ; D. 0,2 s ; E. 1 s.
2p/T = 10 p ; T = 2/10=0,2 s =200 ms.
.


3. La longueur d'onde vaut :
A. 1 m, vrai ; B. 2 m ;  C.3 m ; D. 4 m ; E. 5 m.
l = v T = 5 x0,2 = 1 m.

4. Une onde périodique est une onde :
A. sinusoïdale, vrai ; B. dont l'amplitude est périodiquement identique, vrai ;
 C. à laquelle on peut associer une fréquence ;
D. à laquelle on peut associer une phase à l'origine ;
 E. qui se propage avec la céléritéde la lumière dans le vide.


5. Une onde sonore est une onde
A. sinusoïdale ( vrai pour un son pur) ;
 B.
de type électromagnétique ;
C.
qui se propage avec la célérité de la lumière dans le vide.
Un son ne se propage pas dans le vide.
D.
qui se propage avec la célérité du son, vrai ;
E. dont la fréquence se situe dans le domaine audible. Vrai.

6. Les ultrasons sont caractérisés par des fréquences
A. inférieures à 20 kHz.

 B. supérieures à 20 kHz, vrai ;
C.
inférieures à 20 Hz;
D.
inférieures à 1 khz ;
E. non audibles pour un normo-entendant. Vrai





7. La hauteur d'un son pur est une caractéristique qui dépend :.
A. de sa fréquence, vrai.
B. de son amplitude.
C. de sa phase à l'origine.
D. De sa célérité.
E. De sa période, vrai ( la période étant l'inverse de la fréquence).

8. La diffraction est un phénomène.
A. qui ne concerne que les ondes lumineuses.
B. qui concerne les ondes lumineuses, vrai.
C. qui relève de l'optique géométrique.
D. qui relève de l'optique ondulatoire, vrai.
E. qui nécessite que la longueur d'onde du rayonnement incident soit comparable aux dimensions de l'ouverture diffractante, vrai..

9. le phénomène d'interférences est un phénomène :

A. qui relève de l'optique ondulatoire, vrai ;
 B. qui nécessite au moins une ouverture placée entre la source et l'écran ;
C.
qui nécessite au moins deux ouvertures placées entre la source et l'écran Vrai ;
D.
qui nécessite au moins trois ouvertures placées entre la source et l'écran ;
 E.
Qui peut avoir lieu sans qu'il y ait diffraction, vrai.
 Dériver la vitesse par rapport au temps : a(t) = 15t2+3.











10. L'effet Doppler :
A. a été découvert par A. Nobel ; B. a des applications en mécanique, vrai ;
 C.
a des applications en médecine, vrai ; D. a des applications en astrophysique, vrai ;
 E. est lié au décalage de fréquence d'une onde, observé entre l'émission et la réception quand la distance émetteur- récepteur varie dans le temps
. Vrai..

Sujet 2. temps, mouvement, évolution.

11. 
Un automobiliste parcourt d'abord 30 km vers l'est, puis 40 km vers le nord. Par rapport à son point de départ, il se trouve à vol d'oiseau à :
A.  40 km ; B. 50 km, vrai ; C.60 km ; D. 70 km ; E. 89 km.
302 +402 = 2500 ; prendre la racine carrée.

12. Un train de marchandises roule initialement à 60 km /h pendant 31 minutes, puis à 30 km / h pendant les  14 minutes suivantes et enfin de 70 km/h pendant 42 les minutes restantes. La vitesse moyenne du train sur l'ensemble du parcours est de :
A. 10,0 m/s. B. 42,5 km/h. C. 16,67 m/s, vrai. D. 60 km / h, vrai. E. 18,06 m/s.
60 x 31 / 60 + 30 x14 /60 + 70 x42 / 60 = 87 km parcourus en 87 minutes soit  60 km /h ou 60 /3,6 =16,67 m/s.

13. Un bobsleigh a une accélération constante de 2 m s-2 en partant de sa position de repos. La vitesse de glissement après 5 s est
A. 1 m/s.
B. 2,5 m/s. C. 5 m/s. D. 7,5 m/s. E. 10 m/s. Vrai.
v=at = 2 x5 = 10 m/s.

14. Un piéton court à une vitesse maximale de 6 m/s pour rattrapper un bus arrêté à un feu rouge. Quand il est à 25 m du bus, le feu change et le bus accèlére uniformément à 1 m s-2.
A. Le piéton ne peut pas rattraper le bus. Vrai.
B. Le piéton est à une distance de 7 m quand il est le plus proche du bus. Vrai.
C. Le piéton doit parcourir 15 m pour rattraper le bus.
D.
Le piéton doit parcourir 20 m pour rattraper le bus.
E
Le piéton doit parcourir 25 m pour rattraper le bus..
Origine des dates : le feu passe au vert ; origine des distances : le feu.
Bus : x = ½at2=0,5 t2 ; piéton : x = 6 t -25 ;
0,5 t2 =6t-25 ; t2 -12t+50=0 ; pas de solution dans R.
Si B est vrai : 0,5t2-(6t-25)=7 ; t2-12t+36=0 ; (t-6)2=0 ; solution t =6 s.
En 6 s :e piéton parcourt 6 x6 = 36 m et le bus parcourt 0,5 x62 = 18 m.
Par rapport à l'origine, le piéton est à l'abscisse  36-25=11 m  : 18-11 = 7 m.


15. Un train A démarre avec une accélération constante de 1 m s-2. Après avoir parcouru 800 m, ce train croise un train B qui roule à vitesse constante vB=108 km /h. Un observateur placé en tête du train A voit passer B devant lui pendant Dt = 3 s. La longueur du train B est de :
A. 14,5 m ;  B. 64,5 m. C. 114,5 m. D. 164,5 m. E. 214,5 m. Vrai.
Origines des dates et des distances : démarrage du train A. Sens de l'axe : mouvement de A.
108 km/h =108 /3,6 =30 m/s ;  A : x=0,5t2 ; B : x= -30t +800.
Début du croisement : 0,5 t2 =800 ; t = 40 s.
Vitesse de A à t = 40 s : 40 m/s.
En 3 s, A parcourt : 0,5 (432-402) = 124,5 m.
En 3 s, B parcourt : 3x30 = 90 m.
Longueur du tran B : 90 +124,5 = 214,5 m.

16. Une pierre tombe du bord d'un toit. L'intervalle de temps qu'elle met pour chuter de 4,9 à 7,9 m est de :
A. 0,09 s. B. 0,18 s. C. 0,27 s, vrai. D. 0,36 s. E. 0,45 s.
Origine des dates : début de la chute ; origine de l'axe vertical orienté vers le bas : bord du toit.
x = 5 t2. 4,9 = 5 t12 ; t1 ~0,99 s ;  7,9 = 5 t22 ; t2 ~1,26 s.

17. un objet glisse sans frottement sur un support sous l'action d'une force constante. Au cours du premier essai et pendant 0,3 s, la vitesse passe de 0,2 à 0,4 m/s. Lors du second essai, pendant 0,3 s, mais avec une autre force constante, la vitesse passe de 0,5 à 0,8 m/s. Le rapport d'intensité de la seconde force sur la première vaut :
A. 0,66. B. 1.  C. 1,5 ; vraiD. 3,0. E. 6,0.
a1 = Dv / Dt = 0,2/0,3 =2/3 ; a2 = Dv / Dt = 0,3/0,3 =1 ; le rapport des forces est égal au rapport des accélérations : 1 / (2/3) = 1,5.

18. Une voiture, de vitesse initiale 60 km /h, de masse 1500 kg, freine avec une décélération constante et s'arrête en 1,2 min. La force appliquée est :.
A. 50 N. B. 150 N. C. 250 N. D.350 N, vrai. E. 450 N.
60 / 3,6 =16,67 m/s ; |a |= Dv / Dt =16,67 / (1,2 x 60)=0,23 m s-2 ; F = ma = 1500 x0,23 =347 N

19. Une quantité de mouvement peut être exprimée en
A. kg m s-1. Vrai.
B. kg-1 m s.
C. kg m-1 s.
D. Kg½ J½ avec J (joule). Vrai.
E. Kg½ J.
J = kg m2 s-2 ; Kg½ J½ =Kg m s-1.

20. Une balle de 10 g tirée par un fusil, file à 850 m/s. Elle pénètre ensuite dans un sac de sable sur 20 cm avant d'être stoppée. La force exercée par le sable sur la balle est supposée constante et vaut :
A. 1800 N. B. 18 000 N, vrai. C. 180 000 N.  D. 1 800 000 N. E. 18 000 000 N.
Variation d'énergie cinétique de la balle 0 - ½mv2 = 0,5 x0,010 x 8502 = -3612,5 J.
Travail de la force F : -F AB = -0,2 F ; F = 3612,5 / 0,2 ~18 000 N.



  

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