d'après concours kiné Strasbourg 2004

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Un avion volant horizontalement à une altitude de 2000 m à vitesse constante largue une charge. La résistance de l'air exercée sur la charge est négligeable. Le champ de pesanteur est uniforme et le mouvement de l'avion n'est pas modifié. Le mouvement de la charge est :
1. le même que celui de l'avion
2. de même vitesse horizontale que l'avion dans le référentiel terrestre
3. rectiligne uniformément accéléré dans le référentiel terrestre
4. verticale uniformément accélé dans le référentiel de l'avion
Les niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène ( eV) sont donnés par : E= -13,6 / n².
Le nombre n est un entier. n=1 correspond à l'atome pris dans son état fondamental. Les photons visibles ont des énergies comprises entre 1,6 et 3,1 eV.
1. Si n>1 l'atome est dans un état excité
2. La transition entre le niveau n=2 et le fondamental correspond à une radiation du spectre visible
3. Le niveau n=2 correspond à une énergie de 3,4 eV
4. L'énergie d'ionisation de l'atome d'hydrogène vaut 13,6 eV
Deux noyaux de deutérium (H : A=2 et Z=1) fusionnent pour produire du tritium (H : A=3 et Z=1= et de l'hydrogène (H : A=1 et Z=1). Les énergies de liaison par nucléon sont 1,1 MeV pour le deutérium et 2,83 MeV pour le tritium
----> aide :
énergie de la réaction :
3 nucléons (tritium) * 2,83 - 2*2 nucléons (deutérium) fois 1,11
1. Il y a formation d'un proton au cours de cette réaction
2. Le noyau de deutérium contient un proton et deux neutrons
3. pendant cette fusion la masse se conserve
4. L'énergie libérée par la réaction est égale à 4,05 MeV
Un solide de masse m= 100 g glissant sans frottement sur une tige horizontale est accroché à un ressort idéal de raideur k= 100 N/ m. Il est lancé à la vitesse V= 1 m/s à partir de sa position d'équilibre
----> aide :
conservation de l'énergie mécanique
½mV² = ½k a² avec a : amplitude en m
a = racine carrée (m/k) V = racine carrée (0,1/100)*1= 0,0316 m
énergie potentielle maxi = énergie cinétique maxi = ½*0,1*1² = 0,05 J = 50 mJ.
1. l'énergie potentielle élastique maximale vaut 0,5 J
2. l'allongement maximal est 10 cm
3. l'énergie potentielle élastique maximale vaut 50 mJ
4. l'allongement maximal ou amplitude est 3,2 cm
A une radiation monochromatique de fréquence f on associe un photon d'énergie E(joule). On note h : constante de Plank, T période et c célérité de la lumière dans le vide.
1. E= h c / fréquence
2. E= h/ fréquence
3. E= h fois fréquence
4. E= hT / fréquence
On étudie la propagation le long d'une corde élastique. A la date t=0 le front de la perturbation quitte l'extrémité S de la corde. A la date t1= 1,5 s, on prend une photographie instantanée de la corde (figure 1). On prend un second cliché à la date t2= 2,25 s (figure 2)

----> aide :
le front de l'onde parcourt 3 m en 0,75 s
célérité : 3/0,75 m/s.
1. Le point Q cesse de bouger à la date t= 3,2 s.
2. Le point Q commence à bouger à la date t= 3 s.
3. La célérité de l'onde est 4 m/s
4. L'onde qui se propage est une onde longitudinale.
Une onde lumineuse provenant d'une lampe spectrale comporte une seule radiation visible de longueur d'onde 590 nm. Le faisceau de lumière produit est rectiligne. On éclaire une fente de largeur a variable et on observe l'intensité lumineuse sur un écran placé à la distance D= 2m de la fente.
----> aide
diffraction si une onde rencontre un obstacle (ou une fente) dont les dimensions sont du même ordre de grandeur que la longueur d'onde.
1. Lorsque la lumière comporte plusieurs radiations, il n'y a plus de phénomène de diffraction
2. On réalise a= 1 mm. Il n'y apas de phénomène de diffraction car la largeur de la fente est beaucoup plus grande que la longueur d'onde.
3. La diffraction a toujours lieu lorsque la lumière rencontre un obstacle
4. On réalise a = 0,1 mm. La position angulaire du premier maximum de diffraction, repéré par rapport à l'axe du dispositif est donée par téta = lambda/ largeur fente
Un parachutiste considéré comme un solide ponctuel indéformable descend en translation vertical, en évoluant à vitesse constante, dans le référentiel terrestre :
1. son énergie potentielle de pesanteur diminue
2. La somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle de pesanteur restent constante
3. Il n'est soumis qu'à son poids
4. il est soumis à des forces qui se compensent
Une brindille de masse m=4 g tombe sans vitesse initiale d'une hauteur h=8 m. pendant sa chute elle est soumise à une réaction résistante due à l'air de valeur F= 24 mN. Dans le référentiel terrestre galiléen, le mouvement de son centre d'inertie est rectiligne vertical. g= 10 m/s²
----> aide :
chute libre : solide soumis uniquement à son poids.
poids - frottement = m a ( axe vertical vers le bas)
a= g-f/m = 10 - 24/4
h= ½at² soit t²= 2h/a = 16/4=4
vitesse v=at = 4*2 m/s
1. la durée de la chute vaut 4 s.
2. son accélération vaut 4 m/s²
3. La brindille est en chute libre
4. la vitesse au sol vaut 8 m/s.
On charge un condensateur sous une tension Uo = 10 V à travers un résistor R= 10 kimoohms. A l'instant t=0 la charge du condensateur est nulle. On visualise la tension aux bornes du condensateur :

-----> aide :
1. au bout d'un temps très long, l'intensité du courant est nulle
2. La constante de temps vaut 1 ms.
3. la capacité vaut C= 50 nF
4. au bout d'un temps très long, la charge du condensateur vaut 5 10^ -7 C
On réalise le montage ci-dessous dans lequel le condensateur est initialement chargé. On ferme l'interrupteur et on relève l'intensité du courant qui traverse la bobine à l'aide d'un oscilloscope ( figure 1)
1. La tension aux bornes de la bobine est donnée par : u= Ldi/dt+ r i
2. la tension aux bornes du condensateur est liée à l'intensité du courant i par la relation i= Cdu/dt
3. l'énergie électrique est dissipée par la bobine
4. les oscillations électriques sont amorties, le régime est pseudopériodique.
Si on multiplie par 4 la longueur d'un pendule simple, sa fréquence est :
----> aide :
période = 2 pi racine carrée (L/g)
fréquence = 1/(2 pi) racine carrée (g/L)
1. divisée par 4.
2. multipliée par deux
3. multipliée par 4
4. divisée par 2
Un vibreur est relié à l'ectrémité S d'une corde. A l'instant t=0, le vibreur est mis en mouvement. l'aspect de la corde à t = 350 ms est représenté ci-dessous. L'origine des abscisses x=0 correspond à la position de l'ectrémité S .

----> aide :
le point M de la corde situé à 0,07 m de S reproduit le mouvement de S avec un retard de 0,35 s.
c= 0,07/0,35 = 0,2m/ s.
longueur d'onde 0,04 m ( lecture graphe entre deux maximum)
période : T= longueur d'onde (m) / célérité (m/s ) = 0,04 / 0,2 = 0,2 s.
1. La période est 0,2 s.
2. A t=0 le vibreur est mis en mouvement vers le bas.
3. La célérité de l'onde est 8 10^ -3 m/s
4. La longueur d'onde est 4 cm.
On note f= OF' la distance focale. Le point A émet de la lumière.

----> aide :
1. Le rayon émit par A et passant par F ressort de la lentille parallèlement à l'axe optique principal
2. Tout rayon passant par F' est passé par A auparavant
3. Le rayon lumineux tracé après la lentille est émis par A
4. La relation de conjugaison est la suivante :
On court-circuite un générateur à l'aide d'un fil de résistance négligeable.

On peeut dire que :
1. L'intensité du courant est I= 3A
2. Le générateur ne débite aucun courant
3. Le générateur a une tension nulle entre ces bornes
4. Le générateur débite un courant maximal
On considère le mouvement du centre d'inertie d'un projectile en chute libre lancé dans le champ de pesanteur uniforme avec une vitesse initialeVo non nule faisant un angle a avec l'horizontale. La portée ( abscisse du point où la trajectoire recoupe l'axe horizontale passant par l'origine du tir) de ce projectile, à une valeur V0 donnée :
----> aide :
portée : Vo² sin (2a) / g
portée maximale si l'angle de tir vaut 45° .
1. ne fait que croître lorsque l'angle de tir augmente
2. est maximale pour a=45°.
3. est égale pour deux valeurs complémentaires de l'angle de tir.
4. vaut Vo²/g si l'angle de tir vaut 45°.
On étudie le mouvement de 4 satellites naturels de Jupiter dans un référentiel jupitérocentrique. On considère que :
- le centre d'inertie d'un satellite est circulaire uniforme autour de Jupiter.
- chaque satellite n'est soumis qu'à la seule force gravitationnelle de Jupiter
- les astres ont une répartition de masse à symétrie sphérique.
----> aide
vitesse du satellite = racine carrée ( G Masse jupiter / distance des centres))
1. La vitesse du satellite dépend de la masse de Jupiter
2. le satellite le plus rapide est le plus proche de Jupiter.
3. le satellite le plus rapide est le plus loin de Jupiter.
4. la vitesse du satellite dépend de sa masse
On réalise un circuit comportant trois ampoules identiques notés A1, A2, A3. Les ampoules A1 et A2 sont mises en série avec deux bobines d'inductance respectives L1 et L2 et de résistance r. On ferme l'interrupteur K.

On donne L1 = 3 L2 ; r= 10 ohms et E= 10 V.
----> aide :
les bobines introduisent un retard à l'établissement du courant ; retard d'autant plus grand que l'inductance est grande.
en régime permanent les bobines se comportent comme des résistors avec r = 10 ohms.
1. l'ampoule A1 met trois fois plus de temps à s'allumer que l'ampoule A2.
2. Au bout d'un temps suffisamment long l'intensité du courant délivré par le générateur devient constante en restant inférieure à 3 A.
3. L'ampoule A3 brille moins fort que A1 et A2.
4. l'ampoule A3 s'allume avant A1 et A2.
Dans le cadre de ce circuit on a :
1. Uab= - R1 i
2. U3=U1-U2
3. Uab= R1 i
4. U3=U1+U2
Entre les points A et M de ce circuit la résistance équivalente a pour valeur :

----> aide :
R et R en série équivalent à 2R
puis 2R et 2R en dérivation équivalent à R
1. 0,5R
2. 4R
3. R
4. 2R
----> aide :

La force de Laplace :
1. fait dévier le barreau conducteur vers la gauche
2. a une intensité de 0,1 N
3. a une intensité de 1 N
4. a une intensité de 0,2 N
On observe la propagation d'ondes mécaniques à l'aide d'une cuve à onde. L'onde rectiligne aborde une ouverture et poursuit sa propagation après l'ouverture comme indiqué sur la figure .

----> aide
angle téta = longueur d'onde divisé par largeur de l'ouverture.
1. Le phénomène observé est une réfraction de l'onde mécanique en présence de l'ouverture.
2. lorsque la taille de l'ouverture diminue la longueur d'onde de l'onde transmise augmente.
3. dans lke cas d'une petite ouverture, de taille nettement inférieure à la longueur d'onde de l'onde incidente, l'ouverture se comporte comme une source d'onde circulaire
4. La taille de l'ouverture modifie la valeur de l'angle téta.
Un circuit comporte un condensateur de capacité C et une bobine idéale d'inductance L. Le condensateur est initialement chargé sous une tension E. On observe l'évolution de sa charge q(t) portée par l'armature initialement positive. Elle a pour expression :
----> aide :
oscillateur électrique non amorti
q(t) = CE cos ( 1/ racine carré (LC)) t)
à t=0 la charge initiale vaut Qo=CE
1. q(t) = CE exp(-t / (LC))
2. q(t) = CE cos ( 1/ racine carré (LC)) t)
3. q(t) = CE sin ( 1/ racine carré (LC)) t)
4. q(t) = CE(1-exp(-t / (LC))
Le système est suspendu à deux cables dans un train et étudié dans le référentiel terrestre galiléen. Le poids de (S) n'est pas représenté :
----> aide
à l'équilibre :
1. si S est embarqué dans un train et que S se déplace à présent en ligne droite sans accélér ni ralentir, on peut déduire que les trois forces qui agissent sur S se compensent
2. si S est immobile, le poids a pour valeur 70 N
3. Quelque soit le mouvement de S les trois forces qui s'exercent sur lui se compenseront toujours
4. si S est immobile, le poids a pour valeur 50 N
Un conducteur réduit sa vitesse de 86 km/h à 50 km/h en 4 s. Le système (automobile + conducteur) a une masse M= 1000 kg et la valeur de la force de frottement f est supposée constante.
----> aide :
mettre les vitesses en m/s en divisant par 3,6
variation de vitesse ( 86-50)/3,6 = -10 m/s
accélération = variation de la vitesse / durée de la variation
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somme de forces ( projection sur un axe horizontal) = M * accélération
f = M a ; f= 1000*2,5
1. La valeur de l'accélération est 9m/s²
2. La valeur de l'accélération est 2,5m/s²
3. f= 9000 N
4. f=9800 N soit le poids de la voiture