physiqueampere

PARTIE 1
Exercice 1 : (2 points)
Répondre aux questions suivantes par vrai ou faux :
1.1 Le champ de gravitation de la Terre est centripète.
1.2 Au voisinage de la Lune, la valeur du champ de gravitation lunaire augmente avec
l’altitude.
1.3 Pour un champ électrique donnée, les lignes de champ sont orientées vers les potentiels
croissants.
1.4 La longueur d’onde des ondes lumineuses dépend du milieu de propagation.
Exercice 2 : (3,5 points)
Un pendule est constitué par une bille de très petite dimension, de masse m = 100 g, fixée à
l’extrémité d’une ficelle de longueur l = 1 m. Ce pendule est écarté de max = 20° par rapport à
sa position d’équilibre ( = 0). Le pendule oscille dans un plan vertical. Donnée : g = 9 ,8 m.s2
.
3.1 Exprimer l’énergie potentielle du système {Terre-Pendule} en fonction de l, m,  et g.
L’énergie potentielle de pesanteur est nulle à l’équilibre.
3.2 Calculer la valeur de l’énergie potentielle de pesanteur lorsque  = max.
3.3 Calculer la vitesse maximale de la bille.
Exercice 3 : (3,5 points)
237
Un noyau d’américium ( 241
95 Am ) se transforme en neptunium ( 93 Np ).
4.1 Ecrire l’équation de désintégration de l’américium, en précisant les lois de conservation
utilisées. De quel type de radioactivité s’agit-il ? Justifier la réponse.
TSVP 
-11
4.2 La constante de désintégration radioactive de l’américium est  = 5,1.10 S.I. Le nombre
de noyaux initial d’américium est N 0  2,47.10 21 .
a) Calculer son activité initiale.
b) Calculer le temps en années au bout duquel l’activité de l’américium est égale à
3,7.103 Bq.
Exercice 4 : (3 points)
On dispose d’une cellule photoélectrique dont la cathode photoémissive est caractérisée par
un seuil photoélectrique correspondant à la longueur d’onde 0  0,684m .
5.1 Calculer le travail d’extraction W0 d’un électron de la photocathode en eV.
5.2 La cellule est éclairée par une radiation de longueur d’onde  0 . La différence de potentiel
entre l’anode et la cathode est 45 V. Calculer la vitesse des électrons arrivant à l’anode.
5.3 La cellule est à présent éclairée par la radiation de longueur d’onde 1  0,532m .
Calculer le potentiel d’arrêt U0.
PARTIE 2
Exercice 1 :
On émet à l’aide d’un haut-parleur, un signal sonore sinusoïdal. L’onde se propage à la
célérité c = 340 m/s, sa fréquence est f = 425 Hz, et on note λ sa longueur d’onde.
a. λ, f et c sont liés par la relation : λ = f/c
b. La longueur d’onde λ est indépendante du milieu de propagation.
c. Deux points situés à d = 40 cm l’un de l’autre dans la direction de propagation sont en
phase.
d. L’onde se réfléchit sur un obstacle situé à d’ = 34 m de la source. L’écho de l’onde
sonore est entendu 1 s après l’émission du signal.
Exercice 2 :
Un mobile autoporteur M, de masse m = 800 g, glisse sans frottement (du haut vers le
bas) sur un plan incliné faisant un angle α = 10° avec l’horizontale. On choisit un axe Ox
orienté dans le sens du mouvement. On donne g = 10 m/s2.
a. Comme il n’y a pas de frottement, la valeur de la réaction du plan incliné est nulle.
b. La réaction du plan incliné est égale au poids du mobile.
c. Le mobile est soumis à des forces constantes, son mouvement est rectiligne uniforme.
d. L’accélération du centre d’inertie du mobile est 1,4 m/s2.
PARTIE 1
Exercice 1 : (2 points)
Répondre aux questions suivantes par vrai ou faux :
1.5 Le champ de gravitation de la Terre est centripète.
1.6 Au voisinage de la Lune, la valeur du champ de gravitation lunaire augmente quand on
s’éloigne de la Lune.
1.7 Dans un champ électrique uniforme, les lignes de champ sont perpendiculaires entre elles.
1.8 La longueur d’onde des ondes lumineuses dépend du milieu de propagation.
Exercice 2 : (3 points)
La Terre et la Lune sont assimilables à des corps à répartition sphérique dont les
caractéristiques sont les suivantes :
Terre
Lune
MT = 5,98.1024 kg
ML = 7,34.1022 kg
RT = 6380 km
RL = 1740 km
Distance Terre-Lune : dT-L = 384 000 km
2.1 Ecrire l’expression littérale du champ gravitationnel g0T à la surface de la Terre et du
champ gravitationnel g0L à la surface de la Lune.
Pour un point se trouvant à une altitude z du sol, exprimer la valeur de gT(z) du champ
gravitationnel de la Terre en fonction de g0T, RT et z.
2.2 Calculer le rapport des champs gravitationnels de la Terre et de la Lune à 42 000 km de la
Terre.
Exercice 3 : (4,5 points)
Un circuit comprenant une résistance R, une inductance L, un condensateur C montés en
série, est alimenté sous une tension alternative sinusoïdale, de valeur efficace U et de
fréquence réglable.
Données : U = 2 V ; R = 14  ; L = 69,6 mH ; C = 10 F.
3.1 Pour une fréquence f, exprimer l’impédance Z du circuit, l’intensité efficace I du courant
et le déphasage  u / i de la tension d’alimentation par rapport au courant. Calculer Z, I et
 u / i si f = 175 Hz.
3.2 Donner les expressions de u(t) et i(t) ; On prendra u comme référence pour la phase.
3.3 La valeur efficace U de la tension est maintenue à 2 V.
Pour les fréquences variant de 90 à 300 Hz, on relève les valeurs correspondantes de
l’intensité efficace du courant :
f(Hz) 90 120 150 160 170 180
185
190
195
200 210 250 300
I(mA 14, 22, 38, 60, 83, 116, 132, 142 , 141, 135, 93, 40, 25,
)
9
8
5
4
2
3
7
5
7
4
5
9
7
3.3 a) Tracer la courbe I= f(f), sur papier millimétré avec pour échelle 1cm pour 20 Hz et 1cm
pour 10 mA.
3.3 b) Déterminer graphiquement la fréquence f0 et l’intensité I0 du courant à la résonance.
3.3 c) Calculer ces valeurs et les comparer à celles déterminées graphiquement.
3.3 d) Déterminer graphiquement la bande passante B.
Exercice 4 : (2,5 points)
On bombarde des noyaux d’aluminium 27 par des particules  pour former l’isotope 30 du
phosphore.
4.1 Ecrire l’équation de la réaction nucléaire de formation du phosphore 30.
4.2 L’aluminium 27 n’est pas radioactif +. Ecrire l’équation de la désintégration du
phosphore 30.
4.3 On arrête le bombardement des noyaux d’aluminium par des particules . A cette date,
l’échantillon de phosphore a une activité A0  7,2.1013 Bq . Quelle est le temps qui s’écoule
pour que l’activité devienne A1  9,0.1012 Bq .
Donnée : La demi-vie du phosphore 30 est égale 156 s.
Exercice 5 : (2,5 points)
On place deux haut-parleurs identiques face à face. Ils émettent le même son et vibrent en
phase. La fréquence du son émis est 1600 Hz et la vitesse du son dans l’air est 336 m.s-1. La
distance S1S2 séparant les haut-parleurs vaut 120 cm.
6.1 Calculer la longueur d’onde du son émis.
6.2 Le micro est placé à 169 cm de S1 et 106 cm de S2. L’intensité du son capté est-elle
maximale ? Justifier votre réponse.
6.3 Le micro est placé en O, milieu de S1S2 Pourquoi l’intensité captée est-elle maximale ?
PARTIE 2
Exercice 1 : (2 points)
On émet à l’aide d’un haut-parleur, un signal sonore sinusoïdal. L’onde se propage à la
célérité c = 340 m/s, sa fréquence est f = 425 Hz, et on note λ sa longueur d’onde.
e. λ, f et c sont liés par la relation : λ = f/c
f. La longueur d’onde λ est indépendante du milieu de propagation.
g. Deux points situés à d = 40 cm l’un de l’autre dans la direction de propagation sont en
phase.
h. L’onde se réfléchit sur un obstacle situé à d’ = 34 m de la source. L’écho de l’onde
sonore est entendu 1 s après l’émission du signal.
1
2
Exercice 2 : (2 points)
Le circuit ci-contre est constitué d’une source
idéale de tension E, d’une inductance de valeur L =0,1 H
d’un conducteur ohmique de résistance R = 100 Ω,
L
d’un condensateur de capacité C = 100 nF et d’un
interrupteur K.
Dans un premier temps, le régime permanent est établi
R
Dans le circuit R, L et l’intensité du courant est égale à I = 100 mA.
a. On peut considérer que le régime permanent est établi au bout d’une durée voisine de 0,1
ms après la fermeture de l’interrupteur en position 1.
b. En régime permanent, l’énergie magnétique dans la bobine est de 5 μJ.
Dans un deuxième temps, le condensateur étant déchargé, on bascule l’interrupteur sur la
position 2. Il s’établit un régime sinusoïdal dans le circuit LC, que l’on considérera comme
idéal,
c. A t = 0+, juste après la fermeture de l’interrupteur K, la tension aux bornes du condensateur
est nulle.
d. La valeur maximale de la tension aux bornes du condensateur est de 10 V.
Exercice 3 : (2 points)
Un pendule simple, constitué d’une masse ponctuelle m = 15 g, placée à l’extrémité
d’un fil sans masse, oscille avec une période T dans un plan vertical. On donne g = 10 m/s2.
a. La période T du pendule est proportionnelle à la longueur l du fil.
b. Si on double la valeur de la masse m, la période T des oscillations double.
c. La période T des oscillations dépend de l’amplitude lorsque celle-ci est supérieure à 20°
environ.
d. Pour un pendule de longueur l = 1 m, la période est T = 0,26 s
Exercice 1 :

Une bille de masse m est lancée d’un point O situé au sol, avec une vitesse v0 formant un
angle α avec l’horizontale.
1)- Etablir l’équation de la trajectoire de la bille.
C
2)- Calculer la portée OP du tir.
3)- Pour quelle valeur de α la portée est-elle maximale ?
4)- À quelle hauteur maximale la bille monte-t-elle au-dessus du sol ?
Données : v0 = 10 m/s ; α = 30° ; g = 9,80 m/s2.
Exercice 2 :
On admet que la Terre est à répartition sphérique de masse.
On donne :
Masse de la Terre = MT = 5,98 x 1024 kg
Rayon de la Terre : RT = 6380 km.
1)- A une altitude z << RT au dessus du sol, établir la relation donnant la valeur g (z) du
champ de pesanteur terrestre en fonction de g0, RT et z, où g0 est le champ de pesanteur
terrestre à la surface de la terre.
2)- Calculer la hauteur maximale zm si l’on veut que la variation relative
g 0  g (z )
ne dépasse
g0
pas 0,1%.
3)- Calculer l’angle  entre deux directions du vecteur champ de pesanteur g0, pour deux
points situés sur la terre et distants de 10 km. g 0 est un champ central.
4)- A quelle distance doit-on placer une pièce de 10F ( = 23mm) pour la voir sous cet angle ?
Exercice 3 :
La valeur de l’énergie moyenne de liaison par nucléon d’un noyau d’uranium
Mev/nucléon.
est
1)- Calculer pour ce noyau :
- L’énergie de liaison en Mev
- Le défaut de masse en kg
- La masse en kg
- L’énergie de masse en J
Le césium
est un noyau radioactif de demi-vie T = 30 ans. Un noyau de césium 137
donne, par désintégration de type β-, un noyau de baryum Ba* qui subit ensuite une
désexcitation.
On considère un échantillon de césium 137 dont l’activité est A = 3,5x104 Bq. Un détecteur
est placé à proximité de l’échantillon. Chacune des désintégrations du césium 137 et chacune
des désexcitations du baryum est ainsi susceptible d’être détectée et comptée. Chaque
désintégration β- et chaque désexcitation γ peut en effet provoquer une ionisation dans le gaz
que contient le détecteur.
2)- Quel est le nombre total N de désintégrations β- et de désexcitations γ subies par
l’échantillon chaque seconde ?
Exercice 4 :
La cabine d’ascenseur, de masse M égale à 400kg, transporte 5 personnes dont la masse m est
300kg. Pendant la montée de la cabine, le câble tracteur exerce sur cette dernière une force

F , verticale et ascendante, d’une valeur F égale à 500N.
1)- Effectuez l’inventaire des forces extérieures exercées sur la cabine. On négligera les forces
de frottement.
2)- Faire un schéma du système, et représenter les forces.
3)- Enoncer la deuxième loi de Newton et l’appliquer au système précédent.
4)- En déduire la valeur et les caractéristiques du vecteur accélération du centre d’inertie de la
cage d’ascenseur au cours de cette phase ascendante.
5)- Quels sont la direction et le sens du vecteur accélération du centre d’inertie de la cabine au
moment du démarrage ?
6)- Sans calculer mais en justifiant, comparer la nouvelle valeur de F’ de la tension du câble
tracteur avec la valeur du poids P de l’ensemble.
PARTIE 1
Exercice 1 :
Répondre aux questions suivantes par vrai ou faux :
On lâche simultanément d’une altitude h = 16 m deux objets supposés ponctuels : l’un M1 de
masse m1 = 200 g sans vitesse initiale et l’autre M2 de masse m2 = 100 g avec une vitesse

initiale v0 verticale vers le bas de 2 m.s-1. On néglige tout frottement. L’accélération de la
pesanteur est prise égale à 10 m.s-1.
a) Le temps de chute de M2 est de 1,6s.
b) A l’instant t = 0,5s, la vitesse de M1 est de 5 m.s-1.
c) A l’instant t = 0,5s, la vitesse de M2 est de 7 m.s-1.
d) La vitesse d’arrivée au sol de M2 est de 18 m.s-1.
Exercice 2 :
Répondre aux questions suivantes par vrai ou faux :
Un circuit, alimenté par une tension continue E0 , constitué d’une résistance R et d’une bobine
d’inductance L supposée parfaite. A t = 0, on ferme l’interrupteur K.
a) La tension aux bornes de la bobine est u  E 0 e
b) i (t ) est de la forme I M (1  e
t


t

avec  
R
.
L
)
c) Au bout d’un temps long, le courant dans le circuit tend vers
E0
.
R
Exercice 3 :
Répondre aux questions suivantes par vrai ou faux :
A, B et C sont trois satellites de la Terre évoluant à des distances respectives dA, dB et dC du
centre de la Terre sur des orbites circulaires stables parcourues avec des périodes respectives
TA, TB et TC. On note v A , v B et v C les vitesses respectives des satellites.
On donne
dA
T
8
.
 3 et B 
dB
TC 27
a)
dA 4
 .
dC 3
b)
TA 8 3

TC
9
c)
vA
3

.
vC
2
d) Les trois satellites ont une accélération tangente à la trajectoire.
PARTIE 2
Exercice 1:
La distance entre la Terre et la Lune est D = 3,84 x 105 km en moyenne. Le rapport des
masses des deux planètes est :
M T 81,5
ML
1)- Entre la Terre et la Lune, il existe un point P où le champ de gravitation de la Lune
compense celui de la Terre. Déterminer la position de ce point par rapport à la Terre. On
supposera que les centres de la Terre et de Lune et ce point P sont alignés.
2)- Le satellite géostationnaire EUTELSAT, gravite à d = 4,2 x 104 km du centre de la Terre
et se trouve entre la Terre et la Lune. Calculer le rapport des valeurs des forces de gravitation
exercées par la Terre et la Lune sur ce satellite.
Exercice 2 :
Un générateur peut maintenir entre deux plaques métalliques horizontales A et B d’une
chambre dans laquelle on insuffle des gouttes d’huile électrisées de masse volumique , une
différence de potentiel VB – VA. On appelle « d » la distance entre les deux plaques.
Dans une première phase, on n’établit pas cette ddp. Avec un microscope, on observe une
gouttelette d’huile qui tombe verticalement. A cause d’une force verticale f qui s’oppose à
l’avancement (résistance de l’air), la goutte se déplace à vitesse constante v 1 (distance L1
franchie en t1). Algébriquement, f s’exprime par la relation : f = - 6 rv avec :
 : coefficient de viscosité de l’air
r : rayon de la goutte d’huile
v : vitesse atteinte.
z’
A
d
B
z
Dans une deuxième phase, on applique la ddp et on constate que la goutte se déplace toujours
vers le bas à vitesse constante de valeur v2 (distance L2 franchie en t2).
On donne :
VB – VA = + 2000V ;
 = 930 kg/m3 ;
L1 = 1,15 mm ;
d = 4 cm ;
n = 1,81 x 10-5SI ;
L2 = 1,85 mm ;
e = 1,6 x 10-19 C ;
g = 9,8 N/kg ;
t1 = 10s = t2.
N.B. : On ne tiendra pas compte de la poussée d’Archimède.
1. Donner l’unité de  en fonction des unités fondamentales. Donner le signe des plaques.
2. Que peut-on dire de l’ensemble des forces que subit la goutte dans les deux phases ?
3. Etude de la première phase.
Représenter les forces appliquées à la goutte et calculer le rayon r de la goutte
4. Etude de la deuxième phase
a)- Représenter sur un schéma le vecteur champ électrique imposé. Quelle est sa norme ?
b)- Représenter les forces appliquées à la goutte et exprimer sa charge q en fonction de r,
v1, v2 et des données utiles.
Exercice 3
Des physiciens en visites sur la planète Mars voudraient produire de l’énergie à l’aide d’une
source fiable. Une possibilité serait d’utiliser du deutérium et du tritium pour alimenter un
réacteur de fusion nucléaire.
L’hydrogène 11 H , le deutérium 12 H et le tritium 13 H sont des isotopes.
1)- Définir les termes : isotope, fusion nucléaire.
2)- Ecrire l’équation de fusion de deutérium et du tritium ; sachant qu’elle produit un neutron,
quel est la particule obtenue ?
3)- Donner l’expression du défaut de masse de cette réaction de fusion.
Cette épreuve comprend cinq exercices.
Chaque exercice comporte 4 affirmations repérées par les lettres a, b, c et d. Il faut indiquer
pour chacune d’elles si elle est vraie (V) ou fausse (F) et ceci directement sur l’épreuve.
Les données numériques ne sont pas forcément nécessaires à la résolution des exercices.
Toute réponse exacte rapporte un point. Toute réponse inexacte entraîne le retrait d’un point.
Toute réponse avec surcharge n’est pas prise en compte.
Exercice 1 :
On émet à l’aide d’un haut-parleur, un signal sonore sinusoïdal. L’onde se propage à la
célérité c = 340 m/s, sa fréquence est f = 425 Hz, et on note λ sa longueur d’onde.
i. λ, f et c sont liés par la relation : λ = f/c
j. La longueur d’onde λ est indépendante du milieu de propagation.
k. Deux points situés à d = 40 cm l’un de l’autre dans la direction de propagation sont en
phase.
l. L’onde se réfléchit sur un obstacle situé à d’ = 34 m de la source. L’écho de l’onde
sonore est entendu 1 s après l’émission du signal.
Exercice 2 :
subit une série de désintégrations α et β- conduisant à la formation
Le thorium
du plomb
stable. La constante de cette désintégration radioactive est
-6
-1
λ = 8,7x10 an .
a. L’équation globale de la désintégration subie par le thorium est :
→
+ 6α +2β-.
b. La demi-vie du thorium
est 11,5x104 ans.
c. La quantité de thorium
cette durée t.
désintégré au cours d’une durée t est proportionnelle à
d. Un échantillon contient 0,25 mmol de
et 0,75 mmol de
. L’échantillon est
5
âgé de 2,4x10 ans.
Exercice 3 :
Un mobile autoporteur M, de masse m = 800 g, glisse sans frottement (du haut vers le
bas) sur un plan incliné faisant un angle α = 10° avec l’horizontale. On choisit un axe Ox
orienté dans le sens du mouvement. On donne g = 10 m/s2.
e. Comme il n’ya pas de frottement, la valeur de la réaction du plan incliné est nulle.
f. La réaction du plan incliné est égale au poids du mobile.
g. Le mobile est soumis à des forces constantes, son mouvement est rectiligne uniforme.
h. L’accélération du centre d’inertie du mobile est 1,4 m/s2.
Exercice 4 :
Un pendule simple, constitué d’une masse ponctuelle m = 15 g, placée à l’extrémité
d’un fil sans masse, oscille avec une période T dans un plan vertical. On donne g = 10 m/s2.
a. La période T du pendule est proportionnelle à la longueur l du fil.
b. Si on double la valeur de la masse m, la période T des oscillations double.
c. La période T des oscillations dépend de l’amplitude lorsque celle-ci est supérieure à 20°
environ.
d. Pour un pendule de longueur l = 1 m, la période est T = 0,26 s
Exercice 5 :
Dans un référentiel adapté, Jupiter décrit une trajectoire quasi circulaire autour du
soleil.
Données : Rayons des orbites (km) : Terre : 1,5x108 ; Jupiter : 7,8x108. Période de la terre :
T = 8,8x103 h.
a. Le référentiel d’étude le mieux adapté pour l’étude précédemment décrite est le référentiel
géocentrique.
b. L’accélération de Jupiter est radiale.
c. Jupiter, trop loin de la terre, n’est pas soumis à la troisième loi de Kepler.
d. Le mouvement de Jupiter autour du soleil est un mouvement uniforme et la valeur de la
vitesse de Jupiter est v = 5x104 km/h.
Cette épreuve comprend sept exercices.
Chaque exercice comporte 4 affirmations repérées par les lettres a, b, c et d. Il faut indiquer
pour chacune d’elles si elle est vraie (V) ou fausse (F) et ceci directement sur l’épreuve.
Les données numériques ne sont pas forcément nécessaires à la résolution des exercices.
Toute réponse exacte rapporte un point. Toute réponse inexacte entraîne le retrait d’un point.
Toute réponse avec surcharge n’est pas prise en compte.
Exercice 1 :
On émet à l’aide d’un haut-parleur, un signal sonore sinusoïdal. L’onde se propage à la
célérité c = 340 m/s, sa fréquence est f = 425 Hz, et on note λ sa longueur d’onde.
m. λ, f et c sont liés par la relation : λ = f/c
n. La longueur d’onde λ est indépendante du milieu de propagation.
o. Deux points situés à d = 40 cm l’un de l’autre dans la direction de propagation sont en
phase.
p. L’onde se réfléchit sur un obstacle situé à d’ = 34 m de la source. L’écho de l’onde
sonore est entendu 1 s après l’émission du signal.
Exercice 2 :
subit une série de désintégrations α et β- conduisant à la formation
Le thorium
du plomb
stable. La constante de cette désintégration radioactive est
-6
-1
λ = 8,7x10 an .
a. L’équation globale de la désintégration subie par le thorium est :
→
+ 6α +2β-.
b. La demi-vie du thorium
est 11,5x104 ans.
c. La quantité de thorium
cette durée t.
désintégré au cours d’une durée t est proportionnelle à
d. Un échantillon contient 0,25 mmol de
âgé de 2,4x105 ans.
et 0,75 mmol de
. L’échantillon est
Exercice 3 :
1
2
Le circuit ci-contre est constitué d’une source de
idéale de tension E, d’une inductance de valeur L =0,1 H
L
d’un conducteur ohmique de résistance R = 100 Ω,
d’un condensateur de capacité C = 100 nF et d’un
interrupteur K.
R
Dans un premier temps, le régime permanent est établi
Dans le circuit R, L et l’intensité du courant est égale à I = 100 mA.
a. On peut considérer que le régime permanent est établi au bout d’une durée voisine de 0,1
ms après la fermeture de l’interrupteur en position 1.
b. En régime permanent, l’énergie magnétique dans la bobine est de 5 μJ.
Dans un deuxième temps, le condensateur étant déchargé, on bascule l’interrupteur sur la
position 2. Il s’établit dans le circuit LC, que l’on considérera comme idéal, un régime
sinusoïdal.
c. A t = 0+, juste après la fermeture de l’interrupteur K, la tension aux bornes du condensateur
est nulle.
d. La valeur maximale de la tension aux bornes du condensateur est de 10 V.
Exercice 4 :
Un mobile autoporteur M, de masse m = 800 g, glisse sans frottement (du haut vers le
bas) sur un plan incliné faisant un angle α = 10° avec l’horizontale. On choisit un axe Ox
orienté dans le sens du mouvement. On donne g = 10 m/s2.
i. Comme il n’ya pas de frottement, la valeur de la réaction du plan incliné est nulle.
j. La réaction du plan incliné est égale au poids du mobile.
k. Le mobile est soumis à des forces constantes, son mouvement est rectiligne uniforme.
l. L’accélération du centre d’inertie du mobile est 1,4 m/s2.
Exercice 5 :
Une balle de masse m = 100 g, considérée comme un objet ponctuel, est lancée
verticalement vers le haut, avec une vitesse de valeur v0 = 12 m/s. Son point de lancement est
pris comme origine d’un axe vertical orienté vers le haut. Au cours de son mouvement, la
balle subit des forces de frottements que l’on admettra proportionnelles à sa vitesse,
d’expression algébrique f = - kv.
On donne g = 10 m/s2 ; k = 0,1 S.I.
a. Si les frottements sont négligeables, l’altitude maximale atteinte par la balle serait
égale à environ 7,2 m.
b. Le coefficient de frottement k s’exprime en kg/s.
c. Lorsque la balle atteint son altitude maximal, son vecteur accélération est égal à .
d. Lorsque la balle retombe, elle atteint une vitesse limite vl = 10 m/s.
C
Exercice 6 :
Un pendule simple, constitué d’une masse ponctuelle m = 15 g, placée à l’extrémité
d’un fil sans masse, oscille avec une période T dans un plan vertical. On donne g = 10 m/s2.
a. La période T du pendule est proportionnelle à la longueur l du fil.
b. Si on double la valeur de la masse m, la période T des oscillations double.
c. La période T des oscillations dépend de l’amplitude lorsque celle-ci est supérieure à 20°
environ.
d. Pour un pendule de longueur l = 1 m, la période est T = 0,26 s
Exercice 7 :
Dans un référentiel adapté, Jupiter décrit une trajectoire quasi circulaire autour du
soleil.
Données : Rayons des orbites (km) : Terre : 1,5x108 ; Jupiter : 7,8x108. Période de la terre :
T = 8,8x103 h.
a. Le référentiel d’étude le mieux adapté pour l’étude précédemment décrite est le référentiel
géocentrique.
b. L’accélération de Jupiter est radiale.
c. Jupiter, trop loin de la terre, n’est pas soumis à la troisième loi de Kepler.
d. Le mouvement de Jupiter autour du soleil est un mouvement uniforme et la valeur de la
vitesse de Jupiter est v = 5x104 km/h.