Bac Blanc Novembre 1999

Physique

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Physique I - (5 points) - Notion de champ.

1. Généralités.

1.1- comment mettre en évidence un champ électrique ou

magnétique ou de gravitation.

1.2- expliquer comment et pourquoi on peut visualiser un spectre

magnétique avec de la limaille de fer  ?

2. Champ électrique.

Soient deux armatures métalliques A et B, planes, parallèles et

distantes de d.

On applique entre ces plaques une tension UAB.

Les questions ci-dessous permettent de déterminer les caractéristiques

du champ E entre A et B.

Répondre par Vrai ou Faux aux affirmations ci-dessous, puis, justifier

chaque réponse.

2.1. l’équipotentielle 200 volts est à égale distance de A et B, alors la

différence de potentiel entre A et B vaut 200 volts.

2.2. Un électron placé entre A et B se déplace de A vers B

alors UAB > 0.

2.3.  La force appliquée à l’électron vaut Fe = 1,6 x 10 – 15 N, alors la

distance d = 3 cm.

 

3. Champ de gravitation.

Données :

-  MT = 5,98 x 10 24 kg  

ML = 7,34 x 10 27 kg  

-   RL = 1740 km  

-   RT = 6400 km  

-   dTL = 380000 km

Répondre par Vrai ou Faux aux affirmations ci-dessous, puis, justifier

chaque réponse.

3.1. le champ de gravitation autour de la lune est uniforme.

 

3.2. Le champ de gravitation créé à la surface de la Lune est le même

que celui créé par la terre à l’altitude h = 8894 km au-dessus du sol terrestre.

   

3.3. à la distance de 38815 km de la Lune, entre Terre et Lune,

une masse m n’a pas de poids.

4. Champ magnétique.

Une aiguille aimantée mobile autour d’un pivot vertical est placée au

centre d’un solénoïde.

L’axe de cette bobine est perpendiculaire au plan du méridien

magnétique terrestre du lieu (schéma 1).

Lorsqu’un courant électrique d’intensité I = 8 mA circule dans le

solénoïde, l’angle α entre l’aiguille et l’axe est de 45 °.

Données :  Composante horizontale du champ magnétique :

Bh = 2,0 x 10-5 T

Perméabilité magnétique du vide : μ0
= 4.π x 10 7 S.I

Répondre par Vrai ou Faux aux affirmations ci-dessous, puis, justifier

chaque réponse.

  

4.1. L’aiguille pivote de 45 ° vers l’Est quant l’intensité du courant a le

sens indiqué sur le schéma 2.

4.2. L’intensité B du champ magnétique créé par le courant à l’intérieur

du solénoïde et la composante horizontale Bh du champ magnétique

terrestre ont la même valeur.

Physique II - (6 points) Mouvement parabolique.

On enregistre, avec diginum, la trajectoire parabolique du centre

d’inertie d’un mobile autoporteur de masse m = 536 g, sur un

plan incliné d’un angle α = 12 ° par rapport à l’horizontale.

Pour cela, le mobile est lancé vers le haut et parallèlement au plan

incliné, avec une vitesse initiale v0 = 0,79 m/s qui fait

l’angle θ = 23 ° avec la ligne de plus grande pente.

On enregistre ainsi la position du centre d’inertie du mobile à

intervalles de temps t = 45,5 ms.

On obtient l’enregistrement suivant.

1. repérage de la position du mobile.  

La date de passage du mobile au point 5 est t5 = - 0,209 s.

Les coordonnées de ce point sont x5 = 5,5 cm et y5 = 11,1 cm.

Pendant l’enregistrement, la table est fixée au sol.

1.1. Quel est le référentiel utilisé  ? Est-il Galiléen  ?

1.2. Préciser le repère de temps choisi  ?

1.3. Quel est le repère d’espace choisi  ?

 

 

2. Construction graphique du vecteur accélération.

2.1. construire graphiquement le vecteur accélération.

 

2.2. Le comparer au vecteur donné au point 5 du document

(1 cm représente 0,2 m /s2)

3. Accélération dans le repère de Frénet.

3.1. Déterminer la composante tangentielle du vecteur accélération au point 5.

3.2. Justifier, à partir de l’enregistrement pourquoi elle n’est pas nulle  ?

3.3. déterminer la composante la composante normale du vecteur

accélération au point 5.

3.4. Justifier, à partir de l’enregistrement pourquoi elle n’est pas nulle  ?

3.5. Pouvez-vous expliquer, sans calcul, et de deux façons différentes,

pourquoi l’accélération tangentielle est nulle au point O, sommet de la

parabole.

 

4.Testez vos connaissances sur l’accélération.

On considère les expressions suivantes où A1, A2 et A3 peuvent être

des vecteurs (préciser quand c’est le cas) ou des scalaires :

Répondre par Vrai ou Faux aux affirmations suivantes et justifier vos

réponses.

4.1. A1 est porté par la tangente à la trajectoire.

4.2. A1 traduit à la fois une variation de la direction et de l’intensité de

la vitesse.

4.3.    A2 est la norme du vecteur accélération.

4.4. A2 traduit une variation de la norme du vecteur vitesse.

4.5. A3 est la norme du vecteur accélération.

4.6. A3 est la composante tangentielle du vecteur accélération.

 

5. Étude dynamique du mobile en mouvement sur le plan incliné.

5.1. Faire l’inventaire des forces qui s’exercent sur le mobile en

mouvement.

5.2. Déterminer, à partir des lois de Newton, les caractéristiques du

vecteur accélération du centre d’inertie du mobile en mouvement sur le

plan incliné.

5.3. Comparer ce résultat à celui obtenu dans la question 1.

Données : g = 9,8 m / s2.

6.  Comment modifier l’accélération ?

Pour modifier l’accélération doit-on changer v0, α , la masse m ou θ ?

 Justifier.

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