QCM interférence, niveau sonore, quantité de mouvement, mécanique. Concours kiné EFOM 2015

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8. Un vibreur est alimenté par une tension électrique sinusoïdale de fréquence f = 20 Hz. Une fourche solidaire du vibreur, possède deux pointes qui frappent la surface de l'eau en deux points S1 et S2. Les ondes mécaniques ainsi créées se propagent à la célérité c = 0,36 m/s. On considèrent des points M situés à la surface de l'eau. S1S2 = 5,0 cm.

- La longueur d'onde  vaut 18 cm. Faux.
l = c/f =0,36 / 20 =0,018 m = 1,8 cm.
-  Le point M tel que S1M =7,2 cm et S2M =12,6 cm est le lieu d'interférences constructive. Vrai.
S2M -S1M =12,6-7,2 =5,4 cm = 3*1,8 = 3 longueur d'onde.
- Tous les points M pour lesquels la différence de marche est un multiple impair de la longueur d'onde sont le siège d'interférences destructives. Faux.
Tous les points M pour lesquels la différence de marche est un multiple impair de la demi-longueur d'onde sont le siège d'interférences destructives.
- Il y a 5 points M où s'opère une interférence constructive sur la droite ( S1S2) entre les deux points. Faux.
Au milieu O du segment [S1S2] ; de part et d'autre de O à la distance 1,8 cm. Donc  3 points.

9. Une personne située à 1,0 m d'un marteau-piqueur en fonctionnement perçoit un bruit dont le niveau sonore est L ~120 dB alors qu'il n'est que de 60 dB lorsqu'il écoute  quelqu'un, situé à 1 m, lui parler sans crier. Toutes les sources sonores sont ici considérées come ponctuelles.
On admettra que pour une source ponctuelle, le niveau sonore décroît de 6 dB lorsque la distance de l'auditeur à la source double. Par ailleurs lorsque deux sons ont des niveaux d'intensité sonore qui diffèrent d'au moins 10 dB au niveau d'un auditeur, on considèrera que le son le plus faible est inaudible.
- Le niveau d'intensité sonore est donnée par L = 10 log(I0/I). Faux.
L = 10 log ( I /I0).
- L'intensité sonore du son émis par le marteau-piqueur à 1 m est I = 1,0  W m-2. Vrai.
I = I0 100,1 L = 10-12 *1012 = 1,0 W m-2.
- Une personne peut entendre qu'on lui parle sans crier à 1,0 m de distance alors qu'un marteau piqueur en fonctionnement est situé à 250 m d'elle. Faux.
Niveau sonore de la personne parlant à 1 m : 60 dB.
Niveau sonore du son émis par le marteau-piqueur :  à 2 m : 114 dB ; à 4 m : 108 dB ; à 8 m : 102 dB ; à 16 m : 96 dB ; à 32 m : 90 dB ; à 64 m : 84 dB ; à 128 m : 78 dB ; à 256 m : 72 dB.
- Deux marteaux-piqueurs identiques fonctionnant l'un à côté de l'autre génèrent un bruit de niveau sonore ègal à 123 dB à une distance de 1 m.Vrai.

10. Une carabine hypodermique est urilisée pour tirer des seringues contenant un tranquilisant sur des animaux sauvages afin de pouvoir les approcher sans risques pour les soigner. Le système ( carabine + seringue ) est supposé pseudo-isolé tous comme les deux sous-systèmes que ces deux objets peuvent constituer. Lors d'un tir effectué par un vétérinaire immobile, la seringue (S) sort du canon de la carabine (C) avec une vitesse initiale vS0 = 1,0 103 m/s dans le référentiel terrestre supposé galiléen.
Masse de la carabine mC =4,0 kg ; masse de la seringue mS = 20 g.
- La quantité de mouvement initials pS0 de la seringue vaut 20 103 SI. Faux.
L'instant initial est l'instant de départ de la seringue pS0 =mS vS0 =0,020 * 103 =20 kg m s-1.
 - L'énergie cinétique initiale de la seringue est 10 kJ. Vrai.
Ec S0 = ½mS V2S0 =0,010 *106 =104 J = 10 kJ.
- La vitesse initiale de recul de la carabine vaut 18 km/h. Vrai.
Conservation de la quantité de mouvement :  mS VS0 = mC VC0 ;  VC0 =20 /4 = 5 m/s
5 *3,6 = 18 km/h.
- Avec une seringue de masse double, sortant avec la même vitesse initiale, la vitesse de recul de la carabine serait multiliée par quatre. Faux.
La vitesse de recul serait multipliée par 2.
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11. Dans le rééférentiel terrestre, un wagon de masse m = 1000 kg, assimilé à son centre d'inertie G, initialement immobile sur des rails rectilignes horizontaux,  est soumis à une force de traction horizontale, orientée dans la direction des rails et d'intensité F = 2,0 104 N. On néglige les force de frottement et les autres actions mécaniques.
- A t = 1,0 s, la vitesse de G est de 20 m/s. Vrai.
Accélération a = F/m = 20 m s-2.
vitesse : v = at ; v(t=1) = 20 m/s.
- Son énergie cinétique à cette date est 2,0 105 J. Vrai.
½mv2 =500 *400 =2,0 105 J.
 - A t = 10 s il aura parcouru 200 m. Faux.
d = ½at2 =10 *102 = 1000 m.
- Son énergie potentielle de pesanteur augmente au cours du temps. Faux.
Les rails sont horizontaux.

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12. Les équations horaires du vecteur position OG d'un point mobile G dans un référentiel de repère (O ; i ; j ; k ) sont :
x = 4t ; y = 3t+7 ; z = -1 exprimées dans le système SI.
- La vitesse du point G vaut 5 m/s à l'instant t=0. Vrai.
vx =4 ; vy = 3 ; vz =0 ; v = (42 +32)½ = 5,0 m/s.
-Le mouvement du point G est uniforme dans le référentiel d'étude. Vrai.
 La valeur de la vitesse est constante.
- Le mouvement du point G a lieu dans le plan xOy. Faux.
Dans un plan parallèle au plan xOy "d'altitude" -1 m.
- L'angle formé entre la vitesse et l'axe Ox est compris entre 0 et 45°. Vrai.
cos a = vx / v = 4/5 = 0,8 ; a ~37°.

13. Un ressort vertical relie un point fixe O à un point matériel M. L'origine des altitudes est choisie au niveau de la position d'équilibre de M. Le dispositif est mis en oscillation. On donne l'enregistrement de l'altitude de M au cours du temps.

- La période des oscillations est T = 200 ms. Vrai.
- A la date t1 la vitesse est maximale. Faux.
L'altitude est maximale, l'énergie potentielle est maximale et l'énergie cinétique est nulle.
-A la date t2 l'énergie potentielle de pesanteur est minimale. Vrai.
L'altidude est minimale.
- Entre les dates t2 et t3, l'énergie potentielle élastique du dispositif diminue. Vrai.
A la date t2, l'énergie potentielle élastique est maximale ( ressort étiré au maximum) ; à la date t3, l'énergie potentielle élastique est nulle ( ressort au repos ).

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