Physique, école de santé des armées 2016.

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Exercice 1. 5 points.
QCM 1 : (1,5 point)
Sachant que la vitesse de propagation du son dans l’air est de 340 u.i. (unité internationnale),
quelle est la valeur de la fréquence des ondes sonores de longueur d’onde l1 = 50 cm ?
A- F1 = 6,8 Hz
B- F1 = 170 Hz
C- F1 = 680 Hz
D- F1 = 17000 Hz
E- les items A, B, C, D sont faux.

f = c / l1 =340/0,50 =680 Hz.

QCM 2 : (1,5 point)

Pour la source sonore (2) et pour un angle q = 30°, on peut dire que :
A- Les ondes qui interfèrent entre les oreilles sont en phase. Vrai.
L'amplitude résultante de l'interférence des ondes est maximale.
La différence de marche est un multiple entier de la longueur d'onde.
B- Les ondes qui interfèrent entre les oreilles sont en opposition de phase.
C- La différence de parcours des deux ondes est telle que : Dx = (2n + 1).l2/2
D- La différence de parcours des deux ondes est telle que : Dx = n.l2. Vrai.
E- Les items A, B, C, D sont faux.

QCM 3 : (1 point)
La méthode par interférences pour localiser une source sonore :
La méthode de localisation par interférences marche bien si l'écart entre les deux oreilles est inférieur à une demi-longueur d'onde du son. Si l'espace entre nos deux oreilles  correspond à plusieurs longueur d'onde ( sons aigus ), plusieurs positions de notre tête correspondent à des atténuations ou à des amplifications par interférences. On a l'impression que la source se trouve à différentes positions, en tournant la tête.
A- Est moins efficace pour la source sonore (1) que pour la source sonore (2).
B- Est plus efficace pour la source sonore (1) que pour la source sonore (2). Vrai.
C- Est aussi inefficace pour la source sonore (1) que pour la source sonore (2).
D- Est aussi efficace pour la source sonore (1) que pour la source sonore (2).
E- Les items A, B, C, D sont faux.

QCM 4 : (1 point)
Sachant que le diamètre de la tête est de 20 cm, alors la diffraction des ondes sonores par la tête :
A- Sera plus importante pour la source (1) que la source (2). Vrai.
l1 =340 / 800 ~0,425 m ; q=0,425 / 0,20 ~2,1.
l2 =340 / 5000 ~0,068 m ; q= 0,068 / 0,20 ~0,34.
Plus la taille de l'obstacle est petite par rapport à la longueur d'onde, plus la diffraction est marquée.

B- Sera moins importante pour la source (1) que la source (2).
C- Sera aussi intenses pour les sources (1) et (2).
D- Sera inexistante pour les sources (1) et (2).
E- Les items A, B, C, D sont faux.

....

.....
Exercice 2. ( 4 points. )
QCM 5 : (1,5 point)
Si les bouchons à atténuation progressive atténuent de 100 dB le son, quelle sera l’intensité sonore perçue
par le militaire muni de ces bouchons lors d’un seul tir au FAMAS® ( 140 dB en sortie du canon ?
A- I = 0 W.m-2.
B- I = 1 W.m-2.
C- I = 10-8 W.m-2. Vrai.
D- I = 10-4 W.m-2.
E- Les items A, B, C, D sont faux.
Niveau sonore perçu : 140-100 = 40 dB ; intensité sonore I= 10-12 x 1040 / 10 = 10-8  W m-2.

QCM 6 : (1,5 point)
Combien de voitures doivent klaxonner ( 100 dB) simultanément pour produire un son qui serait de même niveau d’intensité sonore que celui obtenu en sortie de canon d’un FAMAS® ?
A- 10 voitures.
B- 100 voitures.
C- 1000 voitures.
D- 10000 voitures. Vrai.
E- Les items A, B, C, D sont faux.
.
I une voiture =
10-12 x 10100 / 10 = 10-2  W m-2.
I Famas = 10-12 x 10140 / 10 = 102  W m-2.
Nombre de voitures : 100 / 0,01 = 10 000.

QCM 7 : (1 point)
L’exercice de tir a lieu à proximité d’une falaise ; le tireur entend l’écho de son tir 5 s après avoir appuyé sur la détente de son arme. À quelle distance se trouve la falaise ? On donne : Vson = 340 u.i.
A- 0,85 km. Vrai.
B- 1,7 km.
C- 3,4 km.
D- 5,1 km.
E- Les items A, B, C, D sont faux
On note d la distance du tireur à la falaise.
2d = 340 x5 ; d =850 m.




EXERCICE 3 : (5 points)
L’usage régulier de bouchon d’oreille favorise la formation de bouchon de cérumen. Leur élimination peut se faire avec certains médicaments comme Cérulyse® qui agit en solubilisant le bouchon formé.
QCM 8 : (1 point)
Quel est le nombre N de molécules de xylène contenues dans un flacon de 10 mL de Cérulyse® contenant 500 mg de xylène ?
M(xylène) = 100 g / mol.
A- N = 3.1021 molécules. Vrai.
B- N = 6.1022 molécules.
C- N = 3.1024 molécules.
D- N = 6.1025 molécules.
E- Les items A, B, C, D sont faux.
0,500 / 100 = 0,005 mol.
0,005 x 6,2 1023 ~3 1021.

QCM 9 : (1 point)
Le transfert de chaleur entre les mains et le liquide s’effectue par conduction.
A- La conduction s’effectue sans transport global de matière. Vrai.
B- La conduction n’est pas le mode de transfert thermique prépondérant.
C- Le transfert thermique se fait dans les deux sens : des mains vers le liquide et inversement.
D- La conduction thermique est plus efficace dans un gaz que dans un liquide.
E- Les items A, B, C, D sont faux.

QCM 10 : (1 point)
A- Dans le système international, la résistance thermique a pour unité : K.J-1.s Vrai.
B- Dans le système international, la résistance thermique a pour unité : °C.J-1.s-1
C- Le matériau le plus adapté pour le flacon est le polyéthylène Rth = 2 u.i Vrai.
D- Le matériau le plus adapté pour le flacon est le verre
Rth = 1 u.i
E- Les items A, B, C, D sont faux.
Kelvin par watt ( watt = J s-1) ; la résistance thermique s'exprime en K J-1 s.
Plus la résistance thermique est grande plus le flux thermique est faible.

QCM 11 : (2 points).
Pour porter les 10 mL du flacon à 37°C, il a fallu faire varier l’énergie interne du liquide de 140 J.
Capacité thermique de 10 mL de Cerulyse : C =20 J K-1.
A- L’augmentation d’énergie interne est surtout due à celle de l’énergie interne microscopique
B- L’augmentation d’énergie interne est surtout due à celle de l’énergie cinétique microscopique. Vrai.
C- Le calcul de la température initiale du liquide montre que le médicament a été bien conservé.
D- Le calcul de la température initiale du liquide montre que le médicament a été mal conservé
. Vrai.
E- Les items A, B, C, D sont faux.
140 = C DT ; DT = 140 / 20 = 7 ; température initiale : 37-7 = 30°C, valeur supérieure à 25°C.
Le médicament a été mal conservé.











PHYSIQUE : EXERCICE 4 : (4 points)
Le xylène intervenant dans la composition de Cérulyse® est un liquide visqueux ; l’un des contrôles qualités réalisés sur ce type de matières premières est la mesure de la viscosité. Parmi les appareils utilisés, on trouve le viscosimètre d’Hoppler appelé aussi le viscosimètre à chute libre.
QCM 12 : (1 point)
Dans quel référentiel est-il le plus pertinent d’étudier le mouvement de chute de la bille ?
A- Référentiel héliocentrique
B- Référentiel géocentrique
C- Référentiel terrestre Vrai.
D- Référentiel de la bille
E- Les items A, B, C, D sont faux.

QCM 13 : (1 point)
Durant le régime transitoire de chute de la bille, son mouvement est :
A- Rectiligne et ralenti de façon non uniforme. Vrai.
B- Rectiligne et accéléré de façon non uniforme
C- Rectiligne et ralenti de façon uniforme
D- Rectiligne et accéléré de façon uniforme
E- Les items A, B, C, D sont faux.
Au cours de la chute la bille est soumise aux forces suivantes :
- son poids P, la poussée d'Archimède F exercée par la glycérine, la force de frottement fluide modélisée par f = -kv avec k = 6prh


QCM 14 : (2 points)
À partir de la première loi de Newton, quelle est l’expression de la vitesse limite de chute de la bille ?

Réponse D.


E- Les items A, B, C, D sont faux.

EXERCICE 5 : (7 points)
Le neurinome acoustique est une tumeur se développant au niveau du nerf acoustique qui se manifeste par une baisse de l’audition. L’une des techniques pour traiter une tumeur est l’hadronthérapie qui consiste à irradier la tumeur par des particules chargées accélérées grâce à un cyclotron. Dans le cadre de cet exercice, on se propose d’étudier la phase d’accélération de protons à l’intérieur du cyclotron.
1) On représente ci-dessous la trajectoire semi-circulaire du proton dans une des deux électrodes.
Reproduire ce schéma sur votre copie et y représenter au point M :
a) Le vecteur vitesse du proton
b) Le vecteur accélération du proton
Le point O est le centre de la trajectoire circulaire ; le mouvement du proton se fait des points I à J.


2) En supposant que le champ électrique entre les deux électrodes est de 104 V.m-1, calculer la valeur du rapport de l’intensité de la force électrique exercée sur le proton sur l’intensité de son poids. Conclure.
Force électtrique : F = e E = 1,6 10-19 x 104 = 1,6 10-15 N.
Poids du proton : P mg ~= 2 10-27 x10 ~2 10-26 N, négligeable devant F.
3) Établir en fonction de q, m, E et V0 les expressions temporelles :
a) Des coordonnées x et y du vecteur accélération.
b) Des coordonnées x et y du vecteur vitesse.
c) Des coordonnées x et y du vecteur position.
On prendra pour origine spatiale le point de sortie O et pour origine des temps, l’instant de sortie au point O.

ax = qE / m =eE / m ; ay = 0.
La vitesse est une primitive de l'accélération et la vitesse initiale est horizontale de valeur v0.
vx = eE / m t +v0 ; vy = 0.
La position est une primitive de la vitesse et la position initiale est l'origine des axes.
x = ½eE/mt2 + v0t ; y = 0.

4) Établir, en fonction de q et U, l’expression du travail de la force électrique subie par le proton durant son déplacement de l’électrode (A) vers l’électrode (B).
Le travail de la force électrique est moteur ( le proton doit être accéléré ).
Force électrique et déplacement sont deux vecteurs colinéaires et de même sens.
W = F AB = e E AB = e U.



  

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