Concours Advance 6 mai 2017 6 mai 2017 ÉPREUVE DE PHYSIQUE Consignes aux candid

Concours Advance 6 mai 2017 6 mai 2017 ÉPREUVE DE PHYSIQUE Consignes aux candidats Durée de l'épreuve : 1 heure • Vous devez commencer par remplir la partie administrative de votre fiche optique, avec indication de votre nom, prénom, et en cochant les cases de votre identifiant personnel : le numéro QCM. • L'épreuve de Physique se déroule sur 1 heure et est constituée de 4 questions obligatoires et de 4 questions à choisir parmi les questions numérotées de 5 à 10. • Chaque question comporte cinq propositions : A, B, C, D, E. • Pour chaque question : o Vous cochez la (ou les) case(s) V de la fiche optique correspondant à toute proposition que vous jugez vraie. o Vous cochez la (ou les) case(s) F de la fiche optique correspondant à toute proposition que vous jugez fausse. o Les cinq propositions peuvent être toutes vraies ou toutes fausses • Toute case correctement remplie entraîne une bonification. • Toute erreur est pénalisée. • Il est donc préféré une absence de réponse à une réponse inexacte. • Seule la fiche optique est ramassée en fin d'épreuve. LES CALCULATRICES NE SONT PAS AUTORISÉES Durée de l'épreuve : 1 heure Vérifiez que votre épreuve est constituée de 5 pages numérotées de 1 à 5. Dans le cas contraire, demandez un nouveau sujet. ÉPREUVE DE PHYSIQUE Durée : 1 heure Questions obligatoires 1 Travail et énergie Le jeu de curling se pratique sur une patinoire horizontale. Le joueur pousse un palet initialement immobile puis le lâche dans l'objectif de lui faire atteindre une cible. Pour cela, il exerce pendant 4 s une force constante ⃗ F suivant une trajectoire rectiligne. Le palet possède une énergie cinétique de 40 J au moment où le joueur lâche le palet. Le palet a une masse de 20 kg. A. La vitesse atteinte par le palet à la n de la phase de poussée vaut v0 = 4 m.s−1. B. L'accélération pendant la phase de poussée vaut a = 0, 5 m.s−2. Le palet va parcourir une distance d = 40 m avant de s'arrêter dans la cible. C. L'énergie mécanique est constante. D. Le travail de la force de frottement ⃗ f est égal à la variation d'énergie cinétique. E. La force de frottement ⃗ f a pour valeur f = 0, 01 N. 2 Transferts thermiques Une bouilloire électrique, de puissance électrique 1000 W, contient 0, 5 L d'eau initialement à 20, 0C. La bouilloire fonctionne pendant 2 min. Données : masse volumique de l'eau : ρeau = 1, 0 kg.L−1 Chaleur massique thermique de l'eau : ceau ≃4, 2 kJ.kg−1.C−1 ∆U = m.c.∆T ( avec m en kg, ∆T en C, ∆U en kJ et c en kJ.kg−1.C−1) Rendement = énergie utile énergie électrique consommée × 100 A. L'énergie électrique consommée est de 120 kJ. B. Une bouilloire de puissance 1000 W consomme 1000 J par seconde de fonctionnement. La température de l'eau en n de fonctionnement est de 70C. C. L'énergie interne de l'eau a augmenté de 105 kJ. D. Le rendement de la bouilloire est de 70 %. On verse l'eau de la bouilloire dans une même quantité d'eau à la température de 40C. On suppose qu'il n'y a pas d'échange d'énergie avec l'extérieur. E. La quantité d'énergie reçue par l'eau froide est plus grande que l'énergie perdue par l'eau chaude. 6 mai 2017 Page 1 sur 5 3 Diraction d'une onde On eectue une expérience de diraction à l'aide d'un laser émettant une lumière monochromatique de longueur d'onde λ. À quelques centimètres du laser, on place successivement des ls verticaux de diamètre connu. La gure de diraction est observée sur un écran placé à une distance D = 1, 60 m des ls. Pour chacun des ls, on mesure la largeur L de la tache centrale. On calcule alors l'écart angulaire θ du faisceau diracté et on trace la courbe θ = f( 1 a). A. La courbe montre que l'écart angulaire θ est proportionnel au diamètre du l a. B. La relation liant L et D s'écrit : θ = L D. C. Un point de la droite a pour coordonnées (4.104; 2, 8.10−2). On en déduit que la longueur d'onde du laser a pour valeur λ = 550 nm. D. L'écart angulaire ne varie pas avec la couleur du laser. Pour un l de diamètre inconnu, on mesure un écart angulaire θ égal à 2, 2.10−2 rad. E. À partir de la courbe , on obtient une valeur du diamètre du l égale à 4 µm. 4 Équations horaires On étudie un objet, considéré ponctuel, en mouvement dans le référentiel terrestre. On donne les équations horaires du centre d'inertie G de l'objet dans un repère (O,⃗ i,⃗ j,⃗ k). − − → OM      x(t) = 5 t y(t) = 0 z(t) = −5 t2 + 5 t + 5 Données : Intensité de pesanteur : g = 10 N.kg−1 A. À la date t = 0 s, le centre d'inertie a pour abscisse x0 = 5 m. B. À la date t = 0 s, la vitesse du centre d'inertie a pour valeur v0 = 5 m.s−1. C. L'accélération est constante et vaut a = 5 m.s−2. D. L'objet n'est soumis qu'à son poids. E. La trajectoire est une droite. 6 mai 2017 Page 2 sur 5 Questions à choisir 5 Oscillateur vertical On suspend un objet de masse m à un ressort de raideur k = 3 N.m−1. On l'écarte de sa position d'équilibre et on le lâche : on a obtenu un pendule élastique vertical. On enregistre à l'aide d'un système d'acquisition la position du centre d'inertie G de l'objet en fonction du temps, la courbe obtenue est donnée ci-dessous. Données : Intensité de pesanteur : g = 10 N.kg−1 La période des oscillations est donnée par : T = 2π rm k Énergie potentielle élastique : Ep(élastique) = 1 2kz2. L'énergie potentielle élastique inclut l'énergie potentielle de pesanteur Énergie mécanique : Em = Ec + Ep(élastique). A. L'énergie mécanique est constante. B. À la date t = 1, 5 s, l'énergie cinétique est maximale. C. À la date t = 1, 5 s, l'objet passe par sa position d'équilibre. D. L'énergie mécanique a pour valeur Em = 3, 75.10−3 J. E. Entre les dates t = 0, 5 s et t = 0, 75 s, il y a transfert d'énergie cinétique vers l'énergie potentielle élastique. 6 Lois de Kepler On donne ci-contre la trajectoire d'une comète tracée dans le référentiel héliocentrique. Les points F1 et F2 représentent les foyers de l'ellipse et O son centre. On suppose que les durées de parcours entre les points M1 et M′ 1, puis entre les points M2 et M′ 2 sont égales. A. La comète a une vitesse plus importante sur le parcours M2M′ 2 que sur le parcours M1M′ 1. B. Le Soleil est au foyer F1. La comète est soumise à l'attraction gravitationnelle du Soleil. Tout autre action mécanique est négligée. C. La force exercée sur la comète est dirigée selon la droite reliant la comète et le Soleil quelque soit la position de la comète sur sa trajectoire. D. Le vecteur accélération de la comète est centripète. E. La troisième loi de Kepler s'écrit : T 2 = 4π2 G.MSoleil × (OM′ 2)3 6 mai 2017 Page 3 sur 5 7 Onde sonore et musique On enregistre le son émis par deux instruments : on donne l'oscillogramme enregistré avec l'instrument no 1 et le spectre en fréquence de l'instrument no 2. Donnée : Seuil d'audibilité : I0 = 1, 0 × 10−12 W.m−2 Aide au calcul : log 3 = 0, 47; log 2 = 0, 3 A. La fréquence de la note jouée par l'instrument no 1 est de 120 Hz. B. Les notes jouées par les deux instruments ont la même hauteur. C. Les deux instruments ont le même timbre. Un public écoutant jouer un instrument reçoit un son de niveau sonore L = 90 dB. D. L'intensité sonore reçue par le public est I = 1, 0 × 10−3 W.m−2 . E. Si trois instruments identiques émettent un son d'intensité I, alors le public reçoit un son de niveau sonore L′ = 93 dB. 8 Les ondes radios Les ondes radio sont constituées d'un large spectre comprenant aussi bien le domaine des micro-ondes, des ondes Wi-Fi, du Bluetooth, de la téléphonie mobile... Les ondes Wi-Fi, de fréquence 2400 MHz, sont de courte portée mais procurent un débit de 10 Mbps (mégabits par seconde). Les ondes radio se propagent à la vitesse de la lumière : c = 3, 0 × 108 m.s−1. A. La longueur d'onde des ondes Wi-Fi est λ = 3 m. B. Ces ondes ne sont pas diractées par les obstacles de quelques mètres. C. La durée de transmission d'une image de 1, 6 Mbits par Wi-Fi est de 0, 5 s. Le tableau suivant donne la portée de quelques fréquences utilisées en téléphonie mobile. uploads/Finance/ concours-advance-sujet-corrige-2017-physique.pdf

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• Détails
• Publié le Nov 19, 2021
• Catégorie Business / Finance
• Langue French
• Taille du fichier 4.2682MB