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ACR (Apprendre – Comprendre – Réussir) www.acr.eklablog.net EXERCICE 1 : MOUVEM

ACR (Apprendre – Comprendre – Réussir) www.acr.eklablog.net EXERCICE 1 : MOUVEMENT DANS LES CHAMPS DE FORCE ET LEUR APPLICATION / 5 points Les parties 1 et 2 sont indépendantes 1- Mouvement d’un projectile dans le champ de pesanteur / 3 points Le pneu arrière d’un camion roulant à vitesse constante V= 90 km/h sur une route horizontale projette un gravier vers l’arrière à une vitesse V0= 23 m/s dans le référentiel de la route, et avec un angle α= 10° par rapport à l’horizontale. (Voir figure ci-dessous) xx 1.1- Etablir les équations horaires xG(t) et zG(t) du gravier dans le référentiel de la route en négligeant les actions exercées par l’air. On choisira un repère (o,x,z) tel qu’à l’instant t=0 le gravier est à l’origine du repère. 1 pt 1.2- Quelle est l’altitude maximale atteinte par le gravier ? 0.5 pt 1.3- Une automobile suit le camion à la vitesse V. On assimile celle-ci à un point d’abscisse Xa dans le repère précédant. Etablir l’équation horaire Xa(t) du mouvement de l’automobile si l’on considère qu’à t=0 l’automobile est à une distance d de la roue arrière du camion. 0.5 pt 1.4- Quelle est la distance minimale à laquelle doit se trouver pour que le gravier soit retombé sur la chaussée avant que la voiture n’arrive à son niveau. 1 pt 2- Mouvement d’une particule dans un champ électrique uniforme / 2 points Un positron de masse m= 9,1 x 10-31 kg et de charge q= +e (e= 1,6 x 10-19) et un électron de même masse et de charge opposée, pénètrent avec la même vitesse initiale horizontale de module V0= 107 m/s dans un champ électrique uniforme E établit entre les armatures horizontales d’un condensateur plan. Les vecteurs vitesses initiales et champ électrique sont orthogonaux. Dans un repère orthonormé dont l’origine est située à l’entrée du condensateur, l’équation cartésienne de la trajectoire du positron dans le champ est de la formey= eE 2mVo ² x ². ACR (Apprendre – Comprenbdre – Réussir) www.acr.eklablog.net Page 1 BACCALAUREAT BLANC N°1 Session de Mars 2018 BACCALAUREAT BLANC N°1 Session de Mars 2018 COLLEGE D’ENSEIGNEMENT SECONDAIRE BILINGUE BILINGUAL SECONDARY SCHOOL Situé à Logpom (Fin Goudron) Z Vo V Vx O d ACR (Apprendre – Comprenbdre – Réussir) www.acr.eklablog.net ACR (Apprendre – Comprendre – Réussir) www.acr.eklablog.net 2.1- Faire un schéma montrant le condensateur, la vitesse initiale et les axes du repère choisi. 0.5pt 2.2- Donner sans calcul, l’équation cartésienne de la trajectoire de l’électron. 0.25 pt 2.3- On admet que les particules vont sortir du champ électrique. Dans un schéma, donner l’allure des deux trajectoires et placer les deux points de sortie S1 et S2 à l’autre extrémité du condensateur. 0.75pt 2.4- Calculer la distance d’= S1S1 EXERCICE 2 : LES MOUVEMENTS ONDULATOIRES / 5 Points Les parties 1, 2 et 3 sont indépendantes. 1- Propagation d’une onde le long d’une corde élastique / 1,75 point L’extrémité S d’une lame vibrante exécute un mouvement vibratoire sinusoïdale entre entre deux points distants de 2cm ; la fréquence du mouvement est f= 50 Hz. 1.1- Ecrire l’équation horaire du mouvement de S sous la forme ys=asin ⁡(w+φ) sachant qu’à l’instant t=0, S passe par sa position d’équilibre dans le sens des élongations positives. 0,5 pt 1.2- Au point S de la lame, est fixé l’extrémité O d’une corde OB de longueur l= 2cm et de masse m= 1,5 g ; l’autre extrémité B de la corde est tendue par une force d’intensité F= 1N ; cette extrémité est fixée de telle sorte qu’il n’y a pas réflexion des ondes ; d’autre part on néglige les amortissements. 1.2.1- Définir longueur d’onde de la vibration et calculer sa valeur. (0.25pt+0.5pt) 1.2.2- Ecrire l’équation horaire du mouvement d’un point M de la corde situé à la distance x = 60 cm de S. Que peut-on dire des mouvements de S et de M ? (0.25pt x 2) 2- Interférences sonores / 2 points Un technicien dispose deux haut-parleurs identiques placés face à face. Les centres S1 et S2 des membranes sont distants de d= S1S2= 1m. Les sons émis ont même amplitude et même fréquence. 2-1- Comment faut-il mettre en évidence l’existence d’interférences sonores entre ces deux sources ? 0.5 pt 2.2- L’amplitude de l’onde résultante est nulle au milieu O du segment [S1S2]. Quel est le déphasage entre les deux sonores. 0.25 pt 2.3- A 11cm de O sur le segment [S1S2], l’amplitude est à nouveau nulle. 2.3.1- En déduire la longueur d’onde 0.25 pt ACR (Apprendre – Comprenbdre – Réussir) www.acr.eklablog.net Page 2 Données : - d.d.p entre les armatures du condensateur : U= 100V - Longueur des armatures : l= 10 cm - Distance séparant les armatures d= 4 cm ACR (Apprendre – Comprendre – Réussir) www.acr.eklablog.net EXERCICE 3 : LES SYSTEMES OSCILLANTS / 6 points 1- Stroboscopie mécanique / 1 point Un disque est persé de 8 trous centrés sur un cercle ayant même axe de symétrie que le disque et régulièrement repartis. Le disque tourne à une vitesse de 50 tours/seconde. Un faisceau lumineux convergent peut traverser le disque lorsqu’un trou passe au point de convergence. 1.1- Quelle est la fréquence fe du stroboscope ainsi réalisé ? 0.5 pt 1.2- Ce stroboscope éclaire une lame vibrante. Quelles sont les valeurs pour lesquelles celle-ci paraît immobile. 1.2.1- Dans une position extrême où le mouvement périodique le plus bref correspond à une oscillation complète de la lame ? 0.5 pt 1.2.2- A la position d’équilibre où le mouvement périodique le plus bref correspond à une démi- oscillation de la lame ? 0.25 pt 2- Oscillations d’une embarcation / 2 points Un marin saute et tombe verticalement à la sur le fond. L’embarcation oscille verticalement à la surface de l’eau, du fait de la poussée d’Archimède, avec une période To= 1,9 s. On désigne par h la profondeur d’immersion du système [embarcation – marin] à l’équilibre et par h+x la profondeur d’immersion de ce système au cours des oscillations. On néglige les amortissements et les effets de tangage. 2.1- Faire l’inventaire des forces appliquées au système à l’équilibre et écrire sa condition d’équilibre. 0.75 pt 2.2- Etablir l’équation différentielle du mouvement en appliquant le théorème du centre d’inertie au système en mouvement oscillatoire. 0.75 pt 2.3- Déduire la masse M de l’embarcation à partir de la période des oscillations. 0.5 pt 3- Etude d’un dipôle RLC / 3 points Un dipôle RLC en série est alimenté par un générateur basse fréquence (GBF) délivrant une tension alternative sinusoïdale u de fréquence variable f et de valeur efficace U= 5V. Pour une fréquence de fe = 1000 Hz, la valeur efficace I de l’intensité du courant qui traverse est alors maximale : I0 = 0.2 A. 3-1- Donner sans démonstration l’expression littérale de l’impédance Z du circuit puis celle de la valeur efficace I de l’intensité du courant. (0.25ptx2) 3.2- Etude du dipôle à la résonance : f = f0 ACR (Apprendre – Comprenbdre – Réussir) www.acr.eklablog.net Page 3 Données : - Masse du marin : m= 90 kg - Masse volumique de l’eau : ρe= 1000 kg/m3 - Accélération de la pesanteur : g= 9,8m/s² - Surface occupée par le bateau à la surface libre de l’eau (supposé constante au cours des oscillations) : S= 3,0 m² ACR (Apprendre – Comprendre – Réussir) www.acr.eklablog.net 3.2.1- Etablir la relation entre L, C et f0. Calculer la valeur de la capacité C du condensateur sachant que L= 50 mH. (0.25ptx2) 3.2.2- Quelle est alors l’impédance du circuit ? Déterminer la résistance R du circuit (0.25ptx2) 3.2.3- Déterminer le rapport de la tension Uc aux bornes du condensateur à la tension U aux bornes du générateur basse fréquence en fonction de R, L et C. 0.25 pt 3.3- Etude du dipôle dans une situation quelconque : f ≠ f 0 3.3.1- Quelles sont les fréquences f1 et f2 pour lesquelles la puissance transmise au dipole est égale à la moitié de la puissance maximale ? 0.5pt 3.3.2- Déduire la largeur de la bande passante ∆f = |f2 – f1| correspondant à I ≥ f 0 √2 0.25 pt 3.3.3- Déterminer le rapport f 0 ∆f et comparer ce résultat à celui de la question 3.2.3 (0.25ptx2) EXERCICE 4 : EXPLOITATION DES RESULTATS D’UNE EXPERIENCE / 4 points On se propose de déterminer l’intensité g du champ de pesanteur dans une région donnée. Pour cela, on utilise deux plaques métalliques verticales A et B que l’on place en regard l’une de l’autre. La boule ponctuelle d’un pendule électrostatique, de masse m= 1g et de charge q= 200µc, est placée entre ces plaques, le fil du pendule électrostatique est verticale. Lorsqu’on crée une différence de potentiel U= VA-VB > 0 entre les plaques, le fil du pendule fait un angle θ avec la verticale. 1- Faire un schéma simplifiée des plaques et du pendule lorsque U= VA-VB > 0 où l’on représentera les signes des plaques, le champ électrique E et les forces appliquées à la boule de ce pendule. 1.25 pt 2- On uploads/s3/ physique-nankeu-tlec.pdf