EXAMEN EPREUVE MINISTERE DES ENSEIGNEMENTS SECONDAIRES DELEGATION REGIONALE DU LITTORAL DELEGATION DEPARTEMENTALE DU WOURI BASSIN PEDAGOGIQUE WOURI III TRIMESTRE 1 CLASSE PC ANNEE SC. PHYSIQUE DUREE 2 heures COEFFICIENT ÉVALUATION DES RESSOURCES 2018-2019 4 10 points Exercice 1 : Savoirs (5 pts) 1.1. Définir : Énergie cinétique ; force conservative. [1 pt] 1.2. Énoncer le théorème de l’énergie cinétique. [0,75 pt] 1.3. Choisir la bonne réponse 1.3.1. Le travail de la tension d’un ressort s’écrit : [0,25 pt] 1 1 1 2 1 − kx ; b) − kx2 ; c) kx ; d) − k 2 x 2 2 2 2 1.3.2. L’énergie cinétique de rotation est donnée par la relation : [0,25 pt] a) 1 1 2 2 1 1 2 J ω2 ; b) J ω ; c) J ω ; d) mv 2 4 2 4 2 4 2 1.4. Donner la relation entre le travail des forces conservatives appliquées à un système et la variation de l’énergie potentielle de ce système. [0,25 pt] a) 1.5. Donner l’expression de l’énergie cinétique de translation d’un mobile de masse m et de vitesse v. Si la vitesse de ce mobile diminue de moitié, que dévient cette énergie ? [0,75 pt] #„ 1.6. Dans l’expression Wd ( F ) = F × d × cos(α), donner la signification et l’unité de chaque terme [0,75 pt] 1.7. A quelle altitude doit-on lacher un corps pour qu’il atteigne le sol avec une vitesse v = 36km/h ? [1 pt] Exercice 2 : Savoir-faire (5 pts) A/ Travail, puissance et incertitudes / . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 points Un élévateur hisse une charge de masse m = (300, 0 ± 0, 5) kg à une hauteur h = (6, 01 ± 0, 02) m à vitesse constante. La puissance du moteur vaut P = (5, 00 ± 0, 01) kW. Le niveau de confiance utilisé est de 95% et l’intensité de la pesanteur est g = (10, 00 ± 0, 01) N/kg. 2.1. Calculer les incertitudes types u(m), u(P ) et u(h). [0,75 pt] 2.2. Calculer la durée de l’opération et presenter le résultat sous la forme t = t ± x%. s !2 !2 !2 !2 u(a) u(b) u(c) u(d) abc Rappel : z = ⇒ u(z) = z + + + d a b c d [1,25 pts] B/ Travail et puissance / . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 points Dans un chantier de construction, on désire soulever un sac de ciment de masse m = 50 kg à une hauteur de 12 mètres en utilisant l’appareil ci-dessous. Le fil utilisé est inextensible et de masse négligeable. On néglige la masse de la poulie. L’ensemble des forces de frottements s’exerçant sur la masse M a pour intensité f = 22 N. L’intensité de la pesanteur du lieu a pour valeur g =10N/kg . Prendre sin 60° = 0, 87. 2.1. Faire l’inventaire des forces appliquées à la masse M. [0,75 pt] 2.2. Lorsque le système est en équilibre, on a la relation Mg sin α − f − mg = 0. Calculer la valeur de M. [0,25 pt] BASSIN PEDAGOGIQUE WOURI III /Dpt_SPT/19_20. P M m 60° page 1 of 3 2.3. On suppose que la masse M a pour valeur 60 kg. Calculer le travail de chacune des forces qui s’exercent sur la masse M pendant le soulèvement d’un sac de ciment. [1 pt] 2.4. L’appareil étant délesté de la masse M, la poulie devient solidaire de l’arbre d’un moteur qui soulève à vitesse constante un sac de ciment en 5 secondes. 2.4.1. La poulie a un rayon de 15 cm. Calculer le moment du couple dévéloppé par le moteur pour soulever un sac de ciment. [0,5 pt] 2.4.2. Quelle est la puissance dévéloppée par le moteur lors du soulèvement d’un sac de ciment ? ÉVALUATION DES COMPETENCES [0,5 pt] 10 points Compétences visées : 1. Mettre en œuvre des processus d’acquisition des connaissances, 2. Expliquer les situations de la vie courante dans lesquelles l’énergie mécanique, le travail mécanique et les échanges thermique sont mises en œuvre. Exercice 3 : Loi d’Ohm pour un résistor (5 pts) Des élèves voudraient établir la loi d’Ohm pour un résistor. Pour cela, ils conçoivent un protocol expérimental, réalisent l’expérience et obtiennent les résultats suivants : I(mA) U(V) 9,6 10 21,1 20 29,3 30 40,1 40 50,0 50 60,0 60 70,0 70 80,1 80 90,0 90 99,5 100 110 110 120 120 130,0 130 140,0 140 U/I(V/A) Utiliser une calculatrice scientifique en mode statistiques Tâches 1. Présenter clairement le protocole experimental suivie par ces élèves. [2 pts] 2. Faire un traitement statistique de la dernière ligne du tableau et déduire la valeur de la résistance du résistor utilisé par ces éléves avec un niveau de confiance de 95%. [3 pts] Exercice 4 : L’énergie mécanique (5 pts) Un mobile de masse m = 100 g se déplace sur un rail incliné d’un angle α = 30° par rapport à l’horizontale. Un dispositif permet d’enregistrer la position du mobile toutes les 80 ms et leur traitement permet de determiner sa vitesse à chaque position. On obtient les résultats suivants : Points x(cm) 2 v (m2 /s2 ) M0 0 0 M1 5,0 0,20 M2 12,5 0,50 M3 22,0 0,90 M4 33,0 1,32 M5 50 2,00 M5 ? M4 ? M3 ? M2 ? M1 ? M0 ? Données : g =10N/kg Tâches 1. Construire la courbe v 2 = f (x). Échelles : 1cm pour 5cm, et 3cm pour 1m2 /s2 . [2 pts] 2. Existe-il des forces de frottement sur ce plan incliné ? si oui déterminer l’intensité de leur résultante parallèle au plan incliné. [3 pts] BASSIN PEDAGOGIQUE WOURI III /Dpt_SPT/19_20. page 2 of 3 Date . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nom et prénoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . BASSIN PEDAGOGIQUE WOURI III /Dpt_SPT/19_20. page 3 of 3
