Aurélie 23/12/08
 

 

Ondes, radioactivité : physique concours FESIC 08

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Répondre par vrai ou faux.

L’extrémité d’un ressort à spires non jointives, considéré infiniment long, est comprimée, puis relâchée brusquement au temps t0 = 0. Une onde se propage alors le long du ressort.

A- C’est une onde mécanique progressive. Vrai.

B- L’onde est une onde transversale. Faux.

Onde longitudinale : la direction de la variation de pression est identique à la direction de propagation de l'onde.

C- La célérité c de l’onde est constante au cours de la propagation. Vrai.

Au tems t1 la célérité a pour valeur c = 15 m/s.

D- Au temps t1 = 10,0 ms, la zone de compression se situe à la distance d = 150 m de l’origine. Faux.

d = c t1 = 15*0,01 = 0,15 m.


Un faisceau de lumière parallèle monochromatique, de longueur d'onde l = 600 nm, produit par une source laser, arrive sur une fente de largeur a = 0,10 mm. On place un écran perpendiculairement à la direction du faisceau a une distance D = 2,0 m de la fente.


A-La fréquence de l’onde lumineuse émise par ce laser est 5,00 1014 Hz. Vrai.

l = 600 nm = 600 10-9 m = 6,00 10-7 m ; f = c/l = 3,00 108 / 6,00 10-7 =5,00 1014 Hz.

B- L’écart angulaire entre le milieu de la tache centrale et la première extinction est donné par la relation q = a/l. Faux.

q = l/a avec : l longueur d'onde (m) et a : diamètre du fil ou largeur de la fente (m)

C- La largeur de la tache centrale est de 1,2 cm. Faux.

tan q = ½L/D voisin de q radian pour les angles petits.

en tenant compte des deux relations ci-dessus : ½L/D=l/a soit L = 2l D/a.

L = 2* 6,00 10-7*2,0 / 10-4 =2,4 10-2 m = 2,4 cm.

D- Lorsque cette onde lumineuse se propage dans de l’eau (indice de réfraction 1,33), la fréquence de cette onde ne change pas. Vrai.





On attache une masse de 200 g à l’extrémité B d'une corde maintenue horizontale sur sa plus grande longueur, puis on produit une déformation sinusoïdale, de fréquence 100 Hz, à l’extrémité A de la corde, grâce à un vibreur.

La célérité des ondes le long de la corde est donnée par la relation : v = (T/m)½.

T est la tension de la corde et m= 20 g m-1, la masse linéique de la corde.

On prendra : g = 10 N.kg-1 et on admettra que la valeur de la tension de la corde est égale au poids de la masse suspendue.

A- La tension peut s’exprimer en kg.m.s-1. Faux.

force = masse * accélération = masse *longueur / temps2 ; [tension] =M L T-2.

B- La célérité de l’onde augmente avec la masse linéique de la corde. Faux.

v = (T/m)½ ; la célérité diminue si la masse linéique augmente.

C- La corde est le siège d’oscillations forcées. Vrai.

Une corde tendue entre deux points fixes et soumise à une excitation sinusoïdale entre en résonance lorsque les fréquences excitatrices sont multiples d'une même fréquence f0, appelé mode fondamental. On peut observer la formation d'ondes stationaires.

D- La valeur de la longueur d’onde est l =10 cm. Vrai.

T = mg = 0,2*10 = 2 N ; m = 20 g m-1 = 0,020 kg m-1 ; v = [2/0,02]½ =10 m/s.

f = 100 Hz ; l =v /f = 10 / 100 = 0,10 m = 10 cm.



Deux noyaux d’atomes ont respectivement les compositions suivantes :

• Noyau A : 6 protons, 6 neutrons ;

• Noyau B : 6 protons, 8 neutrons.

A- Ces deux noyaux sont isotopes. Vrai.

Même nombre de protons et des nombres différents de neutrons.

B- Ces deux noyaux appartiennent à des éléments chimiques différents. Faux.

Même nombre de protons, même numéro atomique.

C- Les atomes correspondant à ces deux noyaux ont des propriétés chimiques différentes. Faux.

Seules les propriétés liées à la différence de masse sont différentes.

D- On peut passer de l’atome correspondant au noyau A à l’atome correspondant au noyau B par une

transformation chimique. Faux.

Les transformations qui modifient la composition du noyau atomique sont des transformations nucléaires.


Un échantillon de l'isotope 10748 Cd du cadmium a une activité initiale de 1,8.107 Bq. Le nouveau noyau forme est l'isotope 10749 In

de l'Indium. Le graphe ci-dessous montre l'évolution du logarithme népérien de l'activité de l'échantillon pendant une journée.

Donnée : ln 2 ~0,7 ; ln 1,8.107 ~ 16,7

A- Le cadmium 107 et l’Indium 107 sont isomères. Faux.

Des isomères sont des molécules ayant même formule brute, mais des formules développées différentes.

B- Le cadmium 107 est un émetteur bêta -. Vrai.

10748 Cd ---> 10749 In + 0-1e + antineutrino

C- La constante de temps du phénomène est la durée au bout de laquelle l’activité initiale est divisée par exp(1). Vrai.

A=A0 exp(-lt ) avec l, constante radioactive ; t = 1/l, constante de temps.

A(t )=A0 exp(-1) = A0 / exp(+1).

D- La demi-vie du Cadmium 107 est proche de 7 h . Vrai.

A=A0 exp(-lt ) ; ln A = ln A0 -lt ; ln A(t½) = ln A0 -lt½ avec lt½ = ln 2.

ln A(t½) = ln1,8.107 -ln2 ~ 16,7-0,7 ~ 16.






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