Mécanique
Concours audioprothésiste Toulouse 2017.

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  Mécanique.
21. Un chariot de 1500 g, roule sur une voie à 20 cm s-1 jusqu'au moment où il heurte un butoir placé à l'extrémité de la voie. La variation de la quantité de mouvement du chariot pour s'immobiliser en 0,1 s est :
A. -300 g m s-1 , vrai ; B. 300 g m s-1 ; C. -30 kg cm s-1, vrai ; D. -300 kg cm s-1 ; E. -30 kg cm s-1.
0-mv = -1,500 x0,20 = -0,3 kg ms-1 = - 300 g m s-1 ou -1,5 x20= -30 kg cm s-1 .

22.  La force qui agit sur un corps de 10 kg est donnée en module par l'expression F = (10+2t), avec t en seconde. La variation de la quantité de mouvement au bout de 4 s vaut :
A. -56 kg m s-1 ;  B. 56 kg m s-1 , vrai ;  C. -56 g m s-1 ; D. -56 g km s-1 ; E. 56 kg km s-1.
a = F / m = (10+2t) / 10 = 1 +0,2 t.
La vitesse est une primitive de l'accélération : v = t + 0,1t2 +v0.
m(v-v0) =m(t+0,1t2) = 10(4+0,1 x16)= 56 kg m s-1.
23. Une énergie ( J) est homogène à :
A. kg m2 s-2, vrai ; B. kg-2 m s2 ;  C. kg-2 m-2 s ; D. kg2 m s-2 ; E. kg2 m-2 s

24. Deux parachutistes de masses respectives 60 et 80 kg, sont équipés du même parachute pesant 20 kg. Le rapport de leur vitesse de chute vaut ::
A. 0,69 ; B. 0,79 ; C. 0,89 ; D. 0,99 ;  E. 1,09.
Hypothèse : la force de frottement est proportionnelle à la vitesse de chute.
La vitesse limite de chute est constante et proportionnelle à la masse.
(80 +20) / (60 +20) = 1,25 ou l'inverse 0,80.
Autre hypothèse : la force de frottement est proportionnelle au carré de la vitesse.
la vitesse limite est constante et proportionnelle à la racine carrée de la masse.
1,25½ = 1,12 ou l'inverse 0,89.
25. Un câble tire une cabine vers le sommet d'une montagne avec une force de 4000 N, à la vitesse de 5 m /s. Il faut 5 minutes à la cabine pour atteindre le sommet. Le travail effectué pour monter la cabine en haut de la montagne vaut :
A. 3 106 J ;
 B. 4 106 J ;
C. 5 106 J.
D. 6 106 J ; vrai.
E. 7 106 J.
Puissance = F v = 4000 x5 = 20 000 W ;
travail = puissance (W) fois durée ( s) = 20 000 x5 x60=6 106 J.

 26. Une force de 10 N s'exerce sur un corps de 2 kg initialement au repos sur un plan horizontal sans frottement. Le corps franchit 3 m pendant qu'il est soumis à cette force. Le travail effectué vaut
A. 20 J.
 B. 25 J ;
C. 30 J ; vrai.
D. 35 J ;
E. 40 J.
F x AB = 10 x3 = 30 J ; le travail du poids et celui de l'action du plan sont nuls, ces forces étant perpendiculaires au déplacement.
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27. Dans les conditions précédentes, la vitesse finale du corps vaut :
A. 3,5 m/s ;
B. 4,0 m/s ;
C. 4,5 m/s ;
D. 5 m/s, vrai ;
E. 5,5 m/s.
Variation de l'énergie cinétique ½mv2-0 = 30 ; v2 = 60 / 2=30 ; v ~5,5 m/s.

28. Dans un mouvement circulaire uniforme, on a :
A. une vitesse constante ( vrai pour la norme, la direction change)
B. une vitesse croissante. Faux.
C.  une accélération nulle
D. une accélération constante ( vrai pour la norme, la direction change)
E. une accélération croissante. Faux.

29. La période de révolution de la lune autour de la terre ( trajectoire supposée circulaire ) est de 28 jours. La période d'un satellite dont le rayon de l'orbite serait le quart de  celui de l'orbite lunaire serait de :
A. 0,5 jour ;
 B. 1,5 jours ;
C. 2,5 jours ;
D. 3,5 jours, vrai ;
 E. 4,5 jours.
3è loi de Kepler : T2 / r3 = cste  ; 282 / r3 = T2 /  (0,25 r)3 ; 282 = T2 /  (0,25 )3 ;
T2 = 282 x(0,25)3 = 12,25 ; T =3,5 jours.










30. Suite de la question précédente. Le rapport de la vitesse du satellite à celle de la lune vaut :
A. 2, vrai ; B. 1 ;  C. 0,5 ; D. 0,25 ;  E. 0,125.
vL = 2 p r / TL = 2 p r /28 ; vs = 2 p x0,25 r / Ts = 0,5 p / 3,5 ;
vs / vL =0,5 x14 / 3,5=2.

31.  Si on découvrait une petite planète dont la distance au soleil était de 8 fois celle de la terre, sa période de révolution autour du soleil vaudrait :
A.  19 ans ; B. 20 ans ; C. 21 ans ; D. 22 ans, vrai ; E. 23 ans.
3è loi de Kepler : T2 / r3 = cste  ; 12 / r3 = T2 /  (8 r)3 ; 1 = T2 /  (8 )3 ;
T2 = 83 = 512 ; T ~22,6 ans.

32. Deux corps de masse m1 et m2 ont la même énergie cinétique et se déplacent dans le même sens. les distances franchies pour s'arrêter s'ils sont soumis à la même force de freinage sont :
A. identiques, vrai. B. dans le rapport des masses. C. dans le rapport des énergies cinétiques, vrai. D. dans le rapport des vitesses ;
 E. dans le rapport des carrés des vitesses.
0-Ecinétique = -F AB ; AB = Ecinétique / F = constante

33. Un ressort élastique linéaire est raccourci de 0,2 m par une force de 20 N. La constante de raideur du ressort vaut ( en N m-1) :
A. 40. B. 60. C. 80. D. 100, vrai. E. 120.
20 / 0,2 = 100 N m-1.

14. Ce ressort est soumis à la même contrainte ; l'équation de l'énergie potentielle emmagasinée en fonction d'un raccourcissement x donné vaut ( en J) :
A. 50 x ;
B. 50x2. Vrai.
C. 502 x.
D. (50 x)2.
E 2500 x2.
½kx2 =50 x2.


35. Un homme de 70 kg grimpe en haut d'une corde de 5 m. Son accroissement d'énergie potentielle est de ( en J):
A. 3400 ;  B. 3450. C. 3500, vrai. D. 3550. E. 3600.
mgh = 70 x10 x5 = 3500 J

36. Une balle de 0,1 kg est lancée au sommet d'un bâtiment de 10 m avec une vitesse verticale dirigée vers le haut. L'altitude maximale atteinte ( en m) est d'environ :
A. 2. B. 5. C. 10, vrai. D. 15. E. 20.


37. Un ressort linéaire dont la constante de raideur est k = 40 N m-1 est suspendu verticalement et supporte une masse de 800 g. Cette dernière est abaissée de 15 cm puis lâchée. Par rapport à sa position d'équilibre du ressort, la masse :
A. descend de 15 cm. B. monte de 15 cm, vrai.  C. descend de 20 cm.  D. monte de 20 cm. E. reste là où elle était initialement.

38. La relativité restreinte :
A. est associée au nom d'Einstein, vrai.
B. assigne un rôle particulier à la célérité de la lumière dans le vide, vrai.
 C. concerne les référentiels accélérés les uns par rapport aux autres.
 D. implique une contraction des longueurs dans le référentiel au repos.
E. implique une contraction des durées dans le référentiel au repos.

39. Le laser :
A. émet forcément de la lumière visible.
B. est basé sur l'émission spontanée.
C. a des propriétés de forte monochromaticité, vrai.
D. émet de la lumière peu directive.
E. a des applications en médecine, vrai.

40.Les ondes de matière
A. ont été découvertes par Einstein.
 B. Sont associées à L de Broglie, vrai.
C. illustrent la dualité onde corpuscule, vrai.
 D. concernent les objets macroscopiques de la vie quotidienne.
 E. relèvent du monde quantique. Vrai.


  

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