Champ magnétique, travail d'une force: bac ST2S Antilles 2011.

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1. Le champ magnétique. Pour s’orienter, le marcheur utilise une boussole. Celle-ci est constituée d’une petite aiguille aimantée mobile sur pivot représentée, selon le schéma suivant, par l’axe orienté sn. On place l’aiguille aimantée dans le champ magnétique terrestre. Quelles indications concernant le champ magnétique sont données par l’axe orienté de cette aiguille ? La boussole s'oreinte parallèlement à la composante horizontale du champ magnétique terrestre. L'extrémité nord  de la boussoe pointe vers le nord magnétique de la terre. Donner le nom et le symbole de l’unité utilisée pour exprimer, dans le système international (SI), la valeur d’un champ magnétique. La valeur du champ magnétique s'exprime en tesla ( symbole T ). La valeur du champ magnétique à la surface de la Terre est de 5 ×10-5 SI.  Justifier qu’il ne s’agit pas d’un champ magnétique intense. Le champ magnétique terrestre est environ 100 000 fois plus faible que le champ magnétique utilisé en IRM. Une technique d’imagerie médicale utilise un champ magnétique très intense. Donner son nom. IRM, imagerie par résonance magnétique. Le champ magnétique de la Terre est analogue à celui d’un gros aimant droit. La figure ci-dessous représente quelques lignes du champ magnétique d’un aimant droit. Choisir, parmi les schémas ci-dessous, la représentation correcte du vecteur champ magnétique au point A. Justifier. Le vecteur champ magnétique est tangent à la ligne de champ au point considéré A et possède le même sens que la ligne de champ. Donc schéma 3. Travail d'une force. Pendant la randonnée, le marcheur gravit une colline, et passe d’une altitude zA = 300 m à une altitude zB = 700 m. Le marcheur et son équipement ont une masse m = 80 kg.  Calculer la dénivellation h entre les points A et B du parcours. h = zB - zA = 700-300 = 400 m. Donner l’expression du travail du poids du marcheur et de son équipement lors du déplacement AB. Wpoids( A--> B) = mg(zA - zB).   Parmi les propositions suivantes, quelle est l’unité du travail d’une force ? a) newton (N)  ; b) joule (J)  ; c) kilogramme (kg) Le travail d'une force s'exprime en joule ( J). Montrer que la valeur du travail du poids du marcheur et de son équipement entre les points A et B est : W = - 3,2 × 105 SI. Donnée : g = 10 N.kg-1. Wpoids( A--> B) = 80*10*(300-700) = -3,2 105 J. Le marcheur se déplace ensuite sur la crête de la colline, à l’altitude constante de 700 m, allant de B jusqu’à un point C.  Quelle est la valeur du travail du poids du marcheur et de son équipement lors du déplacement BC ? Justifier. Le déplacement est horizontal ; le poids est une force de direction verticale. Une force perpendiculaire au déplacement ne travaille pas.

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