Pendule,
calorimètre, culture générale en physique.
Concours technicien St Etienne 2013
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Pour les 3
dispositifs ci-dessous donner le nom usuel du domaine de rayonnement
électromagnétique concerné ainsi que les longueurs d’ondes limites (en
nm) :
Dispositif
N°1 :
Lampe permettant la révélation
en chromatographie
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Dispositif
N°2 :
Source de lumière blanche
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Dispositif
N°3 :
Caméra permettant la
visualisation d’une source de
chaleur
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domaine UV proche
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domaine
visible
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domaine
proche IR et moyen
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longueurs d'onde limites
200 à 400 nm
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longueurs
d'onde limites
400 à 800 nm
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longueurs
d'onde limites
0,8 µm à 50 µm.
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Si on fait
abstraction des couches d'air qui entourent la terre, combien de temps
(en secondes) mettra une onde lumineuse pour parcourir la distance
terre/lune ?
(Nota : distance
terre/lune=384400 km).
t = d/c = 3,844 108/(3,0 108) =1,28 ~1,3 s.
Citez
3 unités de mesure de Pression.
1 bar = 105 Pa = 760 mm Hg.
Ecrivez
la loi des gaz parfaits, attribuez à chaque symbole la grandeur
physique qu'elle représente et précisez les unités dans le Système
International (S.I).
PV = nRT
P : pression ( Pa) ; V : volume ( m3) ; n : quantité de
matière (mol) ; R = 8,314 J K-1 mol-1 ;T :
température (K).
Quelle
relation relie la température en kelvin et la température en degrés
Celsius ?
température en kelvin = 273 + température en degré Celsius.
A
quoi correspond la température T = 0 K ?
T=0 K correspond au zéro absolu.
Pendule.
On considère un pendule simple constitué d’une bille B reliée par un
fil inextensible F à un axe A :
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Energie cinétique : Ec = ½mv2.
Energie potentielle de pesanteur :
Ep = mgl(1-cos
q).
M0 : origine de l'énergie potentielle de pesanteur.
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Si
vous construisez réellement ce pendule simple et que vous lâchez la
bille à la position notée P1,
va t'elle atteindre la position P2 ? Pourquoi ?
Non, une partie de l'énergie mécanique est dissipée dans les
frottements.
Un enseignant vous apporte un
pH-mètre dont l'écran ne s'allume plus lorsqu'il est branché sur une
prise secteur correctement alimentée. Le schéma de principe est le
suivant :
L’appareil étant mis
hors tension, et dans le respect des règles de sécurité, indiquez deux
vérifications basiques que vous pouvez effectuer.
Le fusible de l'appareil peut être défectueux. La prise du secteur
est-elle alimentée.
Le fusible F (250V,
630mA) est soupçonné d’être défectueux, quel(s) appareil(s) de mesure
pouvez-vous utiliser pour le vérifier ?
Vérifier si le fusible est défectueux ou non à l'aide d'un multimètre
utilisé en ohmmètre. Si le fusible est bon, sa résistance électrique
est très faible ; s'il est défectueux, sa résistance est très grande,
l'appareil peut même indiquer O L (Out of Limit ).
Pour remplacer le fusible F, vous disposez des modèles ci-dessous, entourez le (ou
les) modèle(s) qui conviennent.
250 V 63 mA ; 250
V 0,63 A ; 250 V 630 µA.
630 mA = 0,63 A ; 630
µA = 0,63 mA.
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Citez un système
d’exploitation informatique ( « Operating System » ).
Windows ( PC) ; Mac OS ( Apple) ; Linux.
Donnez le nom de cet
appareil et légendez le schéma ci-dessous :
Un calorimètre est un
appareil destiné à mesurer les échanges de chaleur..
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Lors
d'une expérience vous devez brancher une résistance chauffante qui va
permettre d'élever la température de l'eau contenue dans l'appareil
précédent. Pour cela, vous
disposez d'un générateur G de tension continue U=6V, d'un rhéostat RH
(résistance variable) dont la valeur ohmique maximale est égale à 20
ohms, d'une résistance de chauffe RC dont la valeur ohmique est égale à
10 ohms.Vous devez inclure un multimètre M qui vous permettra de
calculer la puissance dissipée par effet Joule dans la résistance de
chauffe.
Dessinez
le montage adapté : le multimètre est utilisé en ampèremètre.
Pour
augmenter la température de l'eau sur quel composant pouvez-vous agir ?
Il faut augmenter l'intensité, c'est à dire diminuer la résistance du
rhéostat.
Quelle
quantité de chaleur faut-il fournir à un vase en fer pesant 190 g pour
élever sa température de 21°C à 41°C?
(Nota : chaleur massique du fer = 440 J.kg-1.K-1).
m Cfer Dq = 0,190
*440*(41-21) =1672 ~1,7 103 J. Complétez les cases vides des tableaux ci-dessous : (S.I : Système International).
Grandeur physique
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Unité (SI)
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Symbole de l'unité SI
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température
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kelvin
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K
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intensité
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ampère
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A
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tension
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volt
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V
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force
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newton
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N
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masse volumique
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kilogramme par mètre cube
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kg/m3
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densité
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sans unité
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Préfixe
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Symbole
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Facteur ( puissance de 10 )
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péta
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P
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1015
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déca
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da
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10
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nano
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n
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10-9
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hecto
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h
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100
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femto
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f
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10-15
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téra
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T
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1012
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Effectuer les conversions ci-dessous :
3 L = 3 000 mL ; 250 mL = 250 cm3 ; 48,5 µm = 48 500 nm ; 1,85 dam3 = 1850 da L ; 60 km /h = 60/3,6 m/s = 16,7 m/s ; 23 mm2 = 23 10-6 m2.
L'indication de la capacité volumique nominale d'un bécher s'est effacée avec le temps :
En
assimilant le bécher à un cylindre parfait et à l'aide la de cotation
ci-dessus (cotes en mm) retrouvez la capacité volumique nominale et
exprimez-la en mL. V = pr2h =3,14 * (79,8 10-3 /2)2 *50 10-3 =2,50 10-4 m3 = 250 cm3 = 250 mL.
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Pour les besoins d'une manipulation de chimie, vous devez utiliser une électrode spécifique dont la forme est la suivante :
A l'aide de la cotation ci-dessus (cotes en mm), calculez la surface de l’électrode et exprimez-la en cm2 (Nota : l’électrode est parfaitement symétrique droite/gauche et haut/bas).
4 [ 4,5*3-0,25*3,14*22 +0,25*3,14*62-0,25*3,14*32] = 4*31,56 ~ 126 cm2.
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