Physique (PDF, 421 kB, 29.09.2015)
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Département fédéral de l'économie, de la formation et de la recherche DEFR Commission suisse de maturité CSM Examen complémentaire Passerelle de la maturité professionnelle à l’université Session d’été 2015 PHYSIQUE Durée : 80 minutes Candidat : Nom :………………….. Prénom :.…………………… Correcteur(s) : Date :………………… Points obtenus : Numéro :………......… Signature(s) ..……………………………………………… Partie 1 : Partie 2 : Partie 3 : Présentation : Total : … sur 10 … sur 11 … sur 12 … sur 2 … sur 35 L'épreuve comporte 33 points pour le fond et 2 points pour la qualité de la présentation, la lisibilité et la correction de la langue, surtout mathématique : unités, arrondis, chiffres significatifs, notation scientifique. Consignes : Avant toute application numérique, une solution algébrique et un contrôle des unités sont exigés. Les réponses aux problèmes doivent comporter les explications et justifications nécessaires. A l’exception de celles qui figurent dans les « formulaires et tables », toutes les relations utilisées doivent être établies. Le simple fait de recopier une formule des « formulaires et tables » ne constitue pas une réponse valable et ne donne pas lieu à une attribution de points. Dans tout l’examen, utiliser chaque fois qu’il est nécessaire la valeur approchée g = 10 m/s2. Toutes les réponses et calculs sont à inscrire sur ce feuillet de 6 pages. SEFRI / D262 / Physique Passerelle / E15 Veuillez rendre ce feuillet avec votre travail, merci ! 1/6 Partie 1 : QCM (10 points) 1 On lâche une balle de 0,8 kg depuis une hauteur de 36 m. Elle arrive au sol avec une vitesse de 20 m/s. Le travail des forces de frottement est alors de : 0J - 128 J - 160 J - 288 J 2 Le travail d’une force est nul : si la force agit dans le sens opposé à celui du déplacement. si la force agit dans le même sens que celui du déplacement. si la force agit perpendiculairement au déplacement. dans aucune des situations ci-dessus. 3 Laquelle des unités ci-dessous est-elle une unité de tension électrique ? C/s V/s J/s J/C 4 Un bloc de pierre a la forme d'un tronc de pyramide. Ses deux bases sont carrées, le côté de la petite est b et celui de la grande est B. Lorsque le bloc est posé sur sa grande base, il exerce sur le sol une pression p1. Lorsque le bloc est posé sur sa petite base, il exerce sur le sol une pression p2. Sachant que B = 2 . b, que vaut la relation entre p2 et p1 : p2 = p1 / 2 b b p2 = p1 p2 = 2 . p1 p2 = 4 . p1 B B 5 Les 3 récipients sont remplis avec le même liquide. On appelle respectivement p1, p2 et p3 la pression que ce liquide exerce sur le fond de chaque récipient. p1 > p2 > p3 p1 < p2 < p3 p1 = p2 = p3 p1 = p2 mais p2 > p3 S1 SEFRI / D262 / Physique Passerelle / E15 S2 = S1 2/6 6 La chaleur massique d’un corps est un coefficient qui dépend : de la quantité de chaleur fournie à ce corps de la masse du corps à chauffer de la nature de la matière à chauffer de la température initiale du corps à chauffer. 7 Les résistances ont toutes la même valeur R0, et la tension UAB est la même dans les deux montages. La puissance globale consommée par le montage a) vaut Pa, et la puissance globale consommée par le montage b) vaut Pb. On a alors la relation : R0 Pa = 3 . Pb Pa = 2 . Pb A R0 B R0 Pa = 1,5 . Pb B R0 R0 Pa = Pb R0 A Montage a) Montage b) 8 Un fil de cuivre horizontal parallèle à l’axe "y" est parcouru par un courant électrique I (voir dessin). Ce fil est soumis à un champ magnétique 𝐵 , vertical et dirigé vers le haut. Le champ 𝐵 exerce sur le fil une force: z 𝑩 horizontale et dirigée vers "+ x" horizontale et dirigée vers "- x" verticale et dirigée vers "+ z" x I verticale et dirigée vers "- z" y 9 Dans une assiette, on a versé un peu d'eau pure (H2O) et dans une autre assiette, on a placé un glaçon (constitué d'eau pure). On place ces 2 assiettes à l'extérieur de la maison, où la température de l'air extérieur est en permanence de 0°C. Après plusieurs heures, on peut alors constater que : l'eau a entièrement gelé l'eau a partiellement gelé et la glace a partiellement fondu la glace a partiellement fondu aucune eau n'a gelé et aucune glace n'a fondu. 10 Lorsque l'on gonfle un pneu de vélo avec une pompe à main, on constate (par l'intermédiaire de la main qui tient le corps de la pompe, près du pneu) un échauffement. Cet échauffement s'explique : en faisant appel au premier principe de la thermodynamique en faisant appel au deuxième principe de la thermodynamique en faisant appel au premier et au deuxième principe de la thermodynamique avec aucune des propositions ci-dessus. SEFRI / D262 / Physique Passerelle / E15 3/6 Partie 2 : Problèmes (11 points) 2 Au temps t = 0 s, un chariot de 800 grammes se déplace sur une surface plane et horizontale avec une vitesse de 20 cm/s et une accélération de 0,5 m/s2. a) Calculer sa vitesse et la distance parcourue au temps t = 5 secondes. b) Le chariot décélère ensuite à raison de – 1 m/s2 jusqu’à l’arrêt. Calculer la distance d’arrêt. (En cas de non-réponse en a), prendre la valeur v0 = 3 m/s pour la vitesse initiale) c) A l’instant où le chariot s’arrête, il se trouve au bord de la surface plane : il bascule et tombe en chute libre. Calculer la hauteur de chute et la vitesse atteinte après 2 secondes de chute libre. d) Calculer l’énergie cinétique et la variation d’énergie potentielle du chariot après 20 m de chute. SEFRI / D262 / Physique Passerelle / E15 4/6 Partie 3 : Problèmes (12 points) 3.1 Une lentille forme d'un objet une image comme l'illustre le dessin ci-dessous. a) L'image formée par cette lentille est-elle réelle ou virtuelle ? ______________________________ b) S'agit-il d'une lentille convergente ou divergente ? ______________________________ c) En traçant (à la règle !) le chemin suivi par un rayon issu du sommet S de l'objet jusqu'au sommet S' de l'image, déterminer la position de la lentille et la dessiner en la symbolisant par un trait vertical. d) En traçant (à la règle !) le chemin suivi par deux autres rayons issus du sommet S de l'objet jusqu'au sommet S' de l'image, déterminer la position des deux foyers de la lentille. e) Déterminer (en la mesurant sur le dessin) la distance focale de la lentille : f = _________________ objet S image axe optique S’ SEFRI / D262 / Physique Passerelle / E15 5/6 3.2 Deux barreaux métalliques rectilignes minces se font face comme illustré sur le dessin ci-dessous. Le premier, ancré en A, est en acier et mesure 266 mm à 21°C. Le second, ancré en B, est en aluminium et mesure 330 mm à 21°C. La distance AB vaut 600 mm et est considérée comme fixe. On chauffe alors uniformément les deux barreaux, qui se dilatent. Calculer la température à laquelle ils vont se toucher. A B 600 mm SEFRI / D262 / Physique Passerelle / E15 6/6
