Aurélie 05/04/06

d'après concours kiné St Michel ( physique )2006

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


.
.


Données : 10½ = 3,2 ; 3½ =1,7 ; 5½ =2,2 ; 2½ =1,4 ; g = 10 m/s².

à propos d'équation différentielle.

  1. On considère un poids lours descendant sans freins, le long d'une pente, et sur lequel s'exercent des frottements dépendant uniquement de son poids. Parmi les équations différentielles ci-dessous, laquelle permet de décrire l'évolution du système :
    A
    B
    C
    D
    aX"+b=0
    aX"+bX+c=0
    aX'+bX=0
    aX'+bX+c=0
    Le camion est soumis à son poids, vertical vers le bas, valeur Mg, à l'action du plan perpendiculaire au plan, au frottements colinéaires à la vitesse et de sens contraire, valeur kMg ( k = constante).
    Ecrire la seconde loi de Newton sur un axe parallèle à la pente, orienté vers le bas : Mg sin a -kMg = MX" du type aX"+b=0.
  2. On considère un condensateur en train de se charger. Parmi les équations différentielles ci-dessous, laquelle permet de décrire l'évolution du système :
    A
    B
    C
    D
    aX"+b=0
    aX"+bX+c=0
    aX'+bX=0
    aX'+bX+c=0
    Condensateur, résistor en série avec un générateur de tension continue de fem E. Les tensions aux bornes des dipôles s'ajoutent : uC + Ri = E

    avec q=CuC soit uC= q/C et i = dq/dt = q' d'où q/C + Rq'= E soit Rq' + q/C-E=0 du type aX'+bX+c =0.


    On considère une bouée qui remonte des profondeurs d'un lac. Parmi les équations différentielles ci-dessous, laquelle permet de décrire l'évolution du système
    A
    B
    C
    D
    aX"+b=0
    aX"+bX+c=0
    aX'+bX=0
    aX'+bX+c=0
    La bouée ( volume V) est soumise à son poids, verticale, vers le bas, valeur Mg, à la poussée d'Archimède, verticale, vers le haut, valeur constante reaugV, à une force de frottement fluide, colinéaire à la vitesse, de sens contraire, valeur kv ( aux faibles vitesses)

    Ecrire la seconde loi de Newton sur un axe vertical, orienté vers le haut : Mg - reaugV -kv = MX" soit MX"+kX'+reaugV-Mg=0 du type aX"+bX' +c=0.


    à propos d'horloge

  3. Soit une horloge à pendule, fonctionnant parfaitement, de période T=1,0 s. L'horloge est dans un ascenseur au niveau du sol et indique la date : 12 h 00 min 00 s. A cet instant précis, l'ascenseur un peu fou démarre avec une accélération constante de 10 m/s². Quand l'ascenseur passe à la côte 100 m, la date indiquée par l'horloge est : 12 h 00 min 8,9 s ; 12 h 00 min 13,3 s ; 12 h 00 min 6,3 s ; 12 h 00 min 10,8 s ;
    Référentiel terrestre ; axe vertical orienté vers le haut : période du pendule simple : T = 2p (L/g)½ au sol.
    dans le référentiel de l'ascenseur l'accélération est : g + a=2g ; la période devient T' = 2p (L/(g+ a))½
    T'=2p (L/(2g))½ =22p (L/(g))½ = 2= 0,7 s.
    Durée de la montée mesurée par une horloge au sol : h=½at² soit t²= 2h/a = 200 /10 = 20 ; t = 1,4*3,2 =4,48 s.
    Durée indiquée par l'horloge : 4,48/0,7 = 6,3 s.(12 h 00 min 6,3 s)
  4. L'ascenseur précédent coupe son accélération juste au moment où il passe à la côte 100 m. Ensuite il poursuit son ascension jusqu'à la côte 300 m à vitesse constante. A l'instant où il passe à la côte h = 300 m, il se met à décélérer de telle sorte que quand il arrive à la côte 400 m il est à l'arrêt. A cet instant précis la date indiquée par l'horloge est : 12 h 00 min 8,9 s ; 12 h 00 min 13,3 s ; 12 h 00 min 6,3 s ; 12 h 00 min 10,8 s .
    200 m sont parcourus d'un mouvement uniforme durant lequel T= 1s.
    Vitesse de l'ascenseur à t = 4,48 s. v = at = 10*4,48 = 44,8 m/s
    Durée de cette phase : 200/44,8 = 4,46 s
    Lors de la décélération l'horloge embarquée est à l'arrêt (dans le référentiel de l'ascenseur l'accélération est : g - a =0)
    Durée indiquée par l'horloge : 4,46 + 6,3 = 10,76 s (12 h 00 min 10,8 s)



  1. Dans l'ascenseur précédent on remplace l'horloge à pendule par une horloge à ressort : système oscillant que nous schématisons par un ressort horizontal de raideur k et une masse m qui lui est accrochée. Quand l'ascenseur passe à la côte 100 m, la date indiquée par l'horloge est : 12 h 00 min 8,9 s ; 12 h 00 min 13,3 s ; 12 h 00 min 6,3 s ; 12 h 00 min 10,8 s
    La période de l'oscillateur élastique est indépendante de l'accélération.
  2. La date indiquée par l'horloge à l'arrivée à la côte 400 m est : 12 h 00 min 8,9 s ; 12 h 00 min 13,3 s ; 12 h 00 min 6,3 s ; 12 h 00 min 10,8 s

    à propos d'un circuit électrique

    On considère un générateur de tension continue de fem 12 ,0 V et de résistance interne 4,0 W.

  3. Si on branche ce générateur à un circuit extérieur consommant une puissance de 6,0 W, l'intensité du courant dans le circuit vaut : 0,65 A ; 1,0 A ; 2,35 A ; 2,7 A ; 3,5 A.
    Puissance délivrée par le générateur au circuit P= UI =6,0 W avec U = E-rI, tension aux bornes du générateur.
    (E-rI)I= P soit (12-4I)I=6 ; -4I²+12I-6=0 ; I²-3I+1,5 = 0 ; résoudre : I= 0,65 A et I= 2,35 A.

  4. La puissance maximale disponible aux bornes de ce générateur est : 9,0 W ; 8,0 W ; 7,0 W ; 6,0 W ; 5,0 W.
    P= (12-4I)I = 12I-4I² ; dériver P'= 12-8I ; la dérivée s'annule pour I= 1,5 A d'où Pmax = 9 W.


    L'intensité maximale du courant que peut impulser ce générateur est alors : 3,5 A ; 2,5 A ; 1,5 A ; 0,5 A ; 1,0 A

  5. Dans les conditions des deux questions précédentes, le rendement du générateur est en % : 10 ; 20 ; 30 ; 50 ; 70.
    Tension aux bornes du générateur : U= P/I= 9/1,5 = 4,5 V ; rendement U/E*100 = 50 %.

    à propos d'optique
  6. On veut obtenir à travers une lentille convergente de vergence C, une image droite et trois fois plus grande que l'objet observé. La position de l'objet par rapport à la lentille est = -3f ; -2 f ; -2/3 f ; 2/3 f ; 2 f. ( avec f : distance focale de la lentille)
    La lentille doit fonctionner en loupe pour avoir une image droite, plus grande que l'objet. Donc la distance lentille objet est inférieure à f.
    L'objet est à gauche de la lentille, l'axe optique est orienté vers la droite : position de l'objet : -2/3 f.

  7. Dans le cadre de l'optique géomètrique une lentille parfaite donne d'un point objet, un point image. On considère la pupille d'un oeil normale comme une lentille parfaite. Sachant que la rétine est à 2,0 cm en arrière de la pupille et que les cellules photosensibles qui la tapissent sont séparées par une distance minimale de 1,5 mm, la limite de résolution angulaire de cet oeil est : 60 mrad ; 65 mrad ; 70 mrad ; 75 mrad ; 80 mrad ;
    1,5 / 0,02 = 75 mrad

    A propos d'un graphique

    Le graphique ci-dessous peut correspondre à quel(s) phénomène(s) physique(s) parmi les suivants :

    A- La tension aux bornes d'une bobine pendant sa mise sous tension à travers une résistance.(faux)
    B- L'intensité du courant qui traverse la bobine pendant sa mise sous tension ( vrai)
    C- L'intensité du courant qui traverse la bobine pendant la coupure du courant ( faux, la fonction ci-dessus est croissante)
    D- La charge d'un condensateur à travers une résistance ( vrai )
    E- L'intensité du courant qui parcourt le circuit précédent pendant la charge du condensateur ( faux)


    A propos de mécanique
  8. Un observateur est dans une station spatiale placée sur une orbite géostationnaire.
    ( La station spatiale paraît immobile pour un observateur terrestre )
    A- Il voit la Terre tourner autour de lui avec une période de 24 H ( faux)
    B- Il voit le Soleil tourner autour de lui avec une période de 24 H ( faux : la Terre donc la station tourne autour du soleil )
    C- Il tourne autour du Soleil en 365 jours ( vrai)
    D- Il voit la Terre dans la même direction à tout instant (vrai)
    E- Notre observateur est de type galiléen. (faux)

  9. Dans un mini-golf, un joueur doit frapper une balle en A de telle sorte que cette balle parcourt la distance AB horizontale ; ensuite elle aborde en B un demi-cercle vertical et le quitte en C, pour finalement tomber dans le trou G

    Si le demi-cercle a un rayon de 50 cm et le trou est à 2,0 m de B, la vitesse ( en m/s) à imprimer à la balle au moment de la frappe pour réussir le"trou" est : 4,4 ; 5,4 ; 5,8 ; 6,4 ; 6,7. La balle est considérée comme ponctuelle et se déplace sans frottement.
    Entre C et G , chute libre avec vitesse initiale horizontale , valeur vC.
    y= - ½gx²/v²C+BC ; au sol y=0 soit v²C =10*2²/2 = 20 ;
    Entre B et C seul le poids travaille ; le th. de l'énergie cinétique s'écrit : v²C -v²A = -2gBC ; v²A =v²C +2gBC=40 ; vA= 6,3 m/s.


    A propos de magnétisme
  10. Un conducteur rectiligne de longueur L= 10 cm et parcouru par un courant d'intensité 4,0 A est placé dans un champ magnétique de valeur B= 0,040 T. Si l'angle entre le conducteur et la direction du champ fait 30°, alors la force de Laplace exercée sur le conducteur, exprimée en N vaut : 2,0 10-3 ; 8,0 10-3 ; 1,4 10-2 ; 2,8 10-2 .
    F = BIL sin 30 = 0,04*4*0,1*0,5 = 8,0 10-3 N

    A propos d'onde
  11. Une onde monochromatique appartenant au spectre visible :
    A- est diffractée lorsqu'elle change de milieu de propagation ( faux, il s'agit de réfraction)
    B- est dispersée si sa célérité dépend de la nature du milieu de propagation.( faux, si la célérité dépend de la fréquence)
    C- possède une période de l'ordre de 1015 s. (faux)
    D- possède une fréquence plus grande que celle d'une onde infra-rouge ( exact )
    E- a dans un milieu d'indice n une longueur d'onde n fois plus grande que dans le vide.( faux l = l 0/n)

    A propos d'énergie nucléaire
  12. A- la fission d'un noyau lourd nécessite une température très élevée. (faux, c'est la fusion)
    B- plus l'énergie de liaison d'un noyau est élevée, plus le noyau est stable.(faux )
    C- plus la constante de désintégration d'un noyau radioactif est grande, plus le noyau est instable
    D- plus l'énergie moyenne de liaison par nucléon d'un noyau est grande, plus ce noyau est stable (vrai)
    E- La masse d'un noyau est égale à la somme des masses des nucléons qui le composent . ( faux)

  13. On injecte dans le sang d'un patient 10 mL d'une solution contenant du 24 Na à une concentration de 1,0 10-3 mol/L. Au bout de 15 heures on prélève à notre patient 10 mL de sang. On trouve alors une concentration de 24 Na égale à : 1,0 10-6 mol/L. Le sodium est uniformément répati dans tout le volume sanguin. Le volume sanguin ( en L) du patient est de : 4,5 ; 5 ; 5,5 ; 6 ; 6,5.
    La demi-vie du sodium 14 est de 15 heures.
    Quantité de matière initiale de sodium 24 : 10-3*0,01 = 10-5 mol
    Quantité de matière de sodium 24 à t½ : ½ 10-5 = 5 10-6 mol ; concentration : 5 10-6 / V avec V (en L) volume du sang



retour -menu