Concours technicien en chimie et sciences physiques ENS Lyon 2017.

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts.

. .
.
.


Exercice 1  Ondes
1. Sur l'échelle ci-dessous, par rapport au visible, situez les rayonnements suivants : rayons X, infrarouge IR, ultraviolet UV, ondes radio R, rayons gamma g, micro-ondes MO.

Diffraction.
On souhaite réaliser une expérience d'interférences lumineuses. On réalise le montage décrit ci-dessous :
Devant deux fentes horizontales de faibles largeur et très rapprochées, on dispose deux lampes ( une lampe devant chaque fente). .
1. Peut-on observer une figure d'interférences avec ce dispositif ? Pourquoi ?
Les deux sources ne sont ni synchrones ( même fréquence) ni cohérentes ( déphasage constant au cours du temps ), on ne peut pas observer sur l'écran une figure d'interférences.
2. Pourquoi faut-il utiliser des fentes de faible largeur ?
Chaque fente doit diffracter la lumière de la source.
3. Quel phénomène physique est ainsi sou-jacent ?
La diffraction.
4. On remplace les deux lampes par une source laser unique éclairant correctement les deux fentes. Observera-t-on des interférennces ? Pourquoi .
Oui, les deux fenntes se comportent comme des sources de lumière synchrones  et cohérentes.
5. Quelle sera l'allure de la figure d'interférences obtenues ?


  Energies.
1. Donner la relation permettant de calculer l'énergie cinétique d'un solide en translation.
½mv2 ; énergie en joule, masse en kg et vitesse en m / s.
2. Calculer l'énergie cinétique d'une voiture de masse 1,25 tonnes roulant à 50 km / h.
v = 50 / 3,6 ~13,9 m /s ; m = 1250 kg ; E = 0,5 x1250 x13,92 ~1,2 105 J.
3. Calculer cette énergie si elle roule à 100 km /h.
La vitesse double, l'énergie cinétique quadruple : 4,8
105 J.
4. Quel est le rapport des énergies si la vitesse est doublée ? 4.
5.  Etude du freinage d'une voiture.
 Une voiture de masse m = 800 kg roule à 60 km /h sur une route horizontale. La conductrice freine et la voiture s'arrête.
a. Quelle est l'énergie cinétique initiale du véhicule ?
v = 60 / 3,6 =16,67 m /s ; 0,5 x800 x16,672 ~1,1 105 J.
b. Quelle est la variation d'énergie cinétique entre le début et la fin du freinage ?
0-1,1 105 = -1,1 105 J.
c. Comment est dissipée cette énergie ?
Sous forme de chaleur au niveau des freins.
6. Energie potentielle, cinétique et mécanique.
L'expression de l'énergie potentielle de pesanteur est Ep = mgz.
a. Préciser la signification des grandeurs et leurs unités.
Ep énergie potentielle en joule ; masse m en kg ; g : accélération de la pesanteur en m s-2 : z altitude en m du centre d'inertie par rapport à une référence.
b. Lors d'un voyage en bateau vous observez un dauphin de 50 kg faire un saut de 3 m au dessus de l'eau. En prenant le niveau de la mer comme référence de l'énergie potentielle de pesanteur, calculer son énergie potentielle au point le plus haut de son saut.
50 x9,8 x3 = 1,47 103 J.
7. Lors d'une séance d'escalade, une grimpeuse de 50 kg fait une chute  de 7 m. On prendra le bas de la chute comme référence des énergies et on négligera les frottements.
a. S'agit-il d'un mouvement uniformément accéléré ? Que dire de l'énergie mécanique de la personne ?
La grimpeuse n'est soumise qu'à son poids : la chute est libre.
Le mouvement est rectiligne uniformément accélérée. L'énergie mécanique se conserve.
b. Quelle est la diminution de l'énergie potentielle de la grimpeuse ?
0
-mgz = -50 x9,8 x7 = -3,43 103 J.
c. En déduire sa variation d'énergie cinétique.
Energie mécanique initiale ( sous forme potentielle) = 3,43 kJ.
Energie mécanique finale ( sous forme cinétique ) : ½mv2.
Conservation de l'énergie mécanique : ½mv2 = 3,43 kJ.
d. Calculer la vitesse d'arrivée au sol.
(3,43 103 x2 / 50 )½ =11,7 m /s.



Electricité.
1. IOn branche en série un GBF, une diode et une résistance.
a. Dessiner le circuit et les branchements nécessaires pour visualiser la tension aux bornes du GBF ( voie 1) et l'intensité du courant ( voie 2) à l'aide d'un oscilloscope.

b.Faire un tracé du signal visualisé en voie 1 et en voie 2.

c. Comment appelle-t-on le tracé de la voie 2 ?
Redressement monoalternance.
d. Est-il possible dans ces conditions de visualiser la caractéristique de la diode dans ces conditions ? Non.
e. Qu'appelle t-on tension de seuil d'une diode ?
En sens direct, c'est la tension à partir de laquelle la diode devient passante.
2. On remplace la diode par un pont de Graêtz ( pont de diodes).
a. Que va t-on obtenir grâce à ce pont de diodes ?
Redressement double alternance.
b. Faire le schéma du montage en indiquant le trajet du courant dans les diodes. Comment brancher l'oscilloscope  pour voir la tension à la sortie du pont ?

Durant la première alternance, les diodes D1 et D3 sont passantes.
Durant la seconde alternance, les diodes D2 et D4 sont passantes.
L'oscilloscope est branché aux bornes de la charge.
c. Un problème de masse se produit lors de ce montage. Comment y remédier ?
Utiliser un transformateur d'isolement.
d. Faire un tracé du signal obtenu.

e. Pour obtenir un courant continu que doit-on ajouter au montage ? Positionner sur le schéma ce ou ces composants. Faire le tracé du signal obntenu.
Brancher une bobine inductive en série avec la charge en sortie du pont de diode ou un condensateur en parallèle sur la charge.

Mécanique.
Vous trouvez une boîte contenant des ressorts.
1. Par quoi est identifié un ressort ?
Un ressort est caractérisé par sa raideur.
2. Vous décidez d'identifier rapidement ces ressorts. Schématiser un montage simple de manipulation.

On mesure l'allongement pour différentes masses accrochées.
3. Ecrire la relation que vous allez utiliser en indiquant le nom et l'unité S.I de chaque grandeur.
A l'équilibre statique : mg = kDx.
m : masse (kg) ; accélération de la pesanteur g = 9,8 m s-2 ; k raideur du ressort en N m-1 ;
Dx : allongement en mètre.
4. Pour identifier le premier ressort vous lui accrochez une masse de 25 g qui entraîne un allongement de 18,5 cm. Qu'allez-vous inscrire sur ce ressort ?
Raideur k = 0,025 x9,8 / 0,185 ~1,3 N m-1.





Exercice 6.
1. Compléter le tableau suivant en donnant un ordre de grandeur approximatif.
Vitesse de la lumière
3 108 m s-1 dans le vide
Indice optique du verre
1,5
Pression d'une cocotte minute
2 bar
Champ magnétique terrestre
2 10-5 T
Puissance d'une tranche de centrale nucléaire
860 MW par réacteur.
Vitesse du son dans l'air
340 m /s
Masse d'un litre de lait
1 kg
Température de l'azote liquide
-196 °C

Sécurité électrique.
1. Donner la signification des pictogrammes suivants :


2. Concernant le risque électrique.
Quelle est la définition d'un contact électrique ?
Jonction entre conducteurs, permettant le passage du courant.
Quelle est la définition d'un contact indirect ?
Contact physique d'une personne avec une masse mise sous tension.
3. Un incident électrique se produit sur une table de manipulation en TP. Quelles sont les premières mesures à prendre ?
Couper ou faire couper le courant.
Donner l'alerte.
Secourir la victime.
4. Pour symboliser le degré de protection procuré par une enveloppe ou barrière, il est fait usage des lettres IP suivies de deux chiffres, par exemple IP 2X ou IP 34. Ce symbole est affiché sur les matériels électriques.  A quoi correspondent ces chiffres ?
l'indice IP caractérise le niveau d'étanchéité des produits. Le premier chiffre correspond au niveau de protection contre les corps solides et le second chiffre contre les liquides.
5. Le fonctionnement du Vérificateur de l'Absence de Tension doit-il être vérifié :
Avant la VAT : oui, afin de vérifier qu'il fonctionne bien.
Après la VAT : oui, afin de confirmer que l'appareil n'est pas tomber en panne au mement de la mesure.
6. Quel est le domaine de la basse tension en alternatif et en continu ?
50V à- 1000 V en alternatif ; 120 à 1500 V en continu.
 Gestion des déchets, des stocks.
1.
Dans quel container éliminez-vous les déchets suivants ?
Méthanol, acétone : container pour déchets organiques.
Dichlorométhane : container pour déchets organiques chlorés.
Solution de KMnO4 concentrée, acide nitrique  : container pour déchets aqueux.
Solution de soude à 0,1 mol/L : évier.
2. Peut-on stocker ensemble les produits suivants ?
Propanol et dichromate de potassium : Non (un réducteur et un oxydant )
Acétone et éther di-éthylique : oui.
Nitrate d'argent et chlorure de nickel : non.
Hypochlorite de sodium et acide acétique :oui
Cyanure de potassium et acide sulfurique : non.

.



  

menu