QCM physique, concours ergothérapie Créteil 2017

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Exercice 1..
Une masse m est attachée à l'extrémité d'un ressort, sans masse, de constante de raideur k et de longueur à vide l0. L'autre extrémité est fixée en O à un support immobile. On néglige tout frottement. On lâche m sans vitesse de A. m oscille en restant sur l'axe Ox entre les positions A et B. Ox est orienté vers le bas. m= 100 g ; k = 5 N.m-1 ; l0 = 80 cm ; x(A) = 1,2 m.

Déterminer les bonnes réponses :
A) x(B) = 80 cm.  Faux.
Allongement  en A : x =1,2 -0,8 = 0,40 m ; x(B) = l0 -x = 80-0,80 -0,40 = 0,40 m.
B) m effectue des oscillations en moins d'une seconde. Vrai.
Période T = 2p (m / k)½ =6,28 (0,1 / 5)½ =0,89 s.
C) m passe en I milieu de [AB] avec une vitesse de 2½ m.s-1. Faux.
Energie mécanique initiale en A : ½kx2 = 0,5 x 5 x0,42 = 0,4 J
Energie mécanique en I : ½mv2.
Conservation de l'énergie mécanique : 0,5 x0,1 v2 = 0,4 ; v2 = 8 ; v ~2,8 m /s.
D) En B l'énergie potentielle élastique de m est nulle. Faux.
Le ressort est comprimé en B et l'énergie potentielle élastique en B est égale à l'énergie potentielle en A.
E) Aucune proposition n’est correcte. Faux.

Exercice 2.
 Un astre sphérique A, de rayon R= 5000 km, possède un satellite géostationnaire S. On connaît la durée du jour sidéral de A : T = 2 104 s et le champ de pesanteur à sa surface g = 4 m s-2.
A) L'orbite de S appartient au plan équatorial de A. Vrai.
B) S évolue à 5000 km d'altitude. Vrai.
Troisième loi de Kepler : T2 / (R+h)3 = 4p2 / (GM).
De plus g = GM / R2 ;
T2 / (R+h)3 = 4p2 / ( gR2) = 4 x3,142 /(4 x(5 106)2) ~4 10-13.
(R+h)3 =T2 / ( 4 10-13)=4 108 / (4 10-13) = 1021 ; R+h = 107 m = 104 km ; h = 5000 km.
C) S évolue à la vitesse de 8 km /s environ. Faux.
v2 = GM / (R+h) = gR2 / (R+h) = 4 x(5 106)2 / 107 =107 ; v ~3000 m /s= 3 km /s.
D) Le vecteur accélération est nul. Faux.
Le vecteur accélaration est centripète et vaut : v2 /(R+h) = 107 / 107 = 1 m s-2.
E) Aucune proposition n’est correcte. Faux.


 


Exercice 3.
Une masse m ponctuelle, est lancée de O avec une vitesse v0, suivant OA. m parcourt d'abord OA incliné d'un angle a par rapport à l'horizontale puis une portion horizontale à partir de A. m subit une force de frottement , de valeur constante F, colinéaire et de sens contraire au vecteur vitesse.
 m = 100 g ; h = 2 m ; OA = 4 m ; F = 0,3 N ; v0 = 3 m /s.

A) La vitesse en A vaut 5 m /s. Vrai.
m est soumise à son poids, à la force de frottement et à l'action normale du plan.
Variation de l'énergie cinétique entre O et A : ½mv2-½mv02 = 0,05 v2 -0,05 x32 =
0,05 v2 -0,45.
 travail  moteur du poids entre O et A : mgh  = 0,1 x10 x2 = 2 J ;
 travail résistant des frottements : -F OA = -0,3 x 4 = -1,2 J  ;
 l'action normale du plan, perpendiculaire à OA, ne travaille pas.
Théorème de l'énergie cinétique : 0,05 v2 -0,45 = 2 -1,2 = 0,8 ;
0,05 v2 =0,8 +0,45 = 1,25 ; v2 = 1,25 / 0,05 = 25 ; v = 5 m / s.
B) m parcourt OA en 0,8 s. Faux.
Ecrire la seconde loi de Newton suivant OA :
mg sin a -F = ma ; a =
g sin a -F / m avec sin a = h / OA = 2 / 4 = 0,5.
a = 10 x0,5 -0,3 / 0,1 = 2 m s-2.
Vitesse en A : v = at +v0 ; t = (v-v0) / a = (5-3) / 2 = 1 s.
C) Le travail du poids entre O et A vaut 4 J. Faux.
D) Le travail de la force de frottement entre O et A vaut -1,25 J. Faux.
E) Aucune proposition n’est correcte. Faux.





Exercice 4.
Une source sonore émet deux sons brefs espacés  d'un temps T. Ces sons sont enregistrés sur un oscillographe sur deux voies différentes  ( même échelle sur les deux voies ) à l'aide de  deux microphones A et B, alignés avec la source. On note d la distance entre les deux microphones et on donne la célérité du son dans l'air v = 1000 / 3 m /s, supposée constante.

A) La voie 1 correspond au microphone le plus proche de la source. Vrai.
Le signal sur la voie 2 est en retard de t = 5 ms par rapport au signal de la voie 1.
B) T = 5 ms. Faux.
C) T = 12 ms. Vrai.
12 carreaux soit 12 ms séparent les deux signaux brefs.
D) d = 1,66 m. Vrai.
d = v t =1000 / 3 x5 10-3 = 5 / 3 ~1,66 m.
E) Aucune proposition n’est correcte. Faux.

Exercice 5.
Déterminer les bonnes propositions.
A) Une onde sonore est transversale. Faux. ( longitudinale).
B) La vitesse du son dans le vide se rapproche de la célérité de la lumière. Faux.
Le son ne se propage pas dans le vide.
C) La vitesse du son dans l'eau est supérieure à celle dans l'air. Vrai.

Exercice 6.
Déterminer les bonnes réponses.
A) La masse d'un noyau est inférieure à la somme des masses de ses nucléons. Vrai.
B) Plus l'énergie de liaison par nucléon est grande, plus le noyau est stable.
Vrai.
C) Deux isotopes ont des noyaux de même masse. Faux.
Deux isotopes ne diffèrent que par leur nombre de neutrons.
D) Les noyaux les plus lourds sont les plus stables. Faux.
E) Aucune proposition n’est correcte. Faux.