Recueil d’exercices de physique corrigés

!"##$%%$"&'()*$"&)+,'-,'./0%$12,'
Recueil d’exercices pour les 2èmes BC'
'
3,42,$+'-5,6,74$4,%'88,9!':;<=>?;<;<@' '' .)A,'='
B,7%$"&'%,.*,#C7,';<=>'
'
A. Optique géométrique
'
Sources lumineuses et propagation de la lumière
'
'
O1 Les unités en astronomie
D5)&&E,F+2#$G7,':)H+H@',%*'2&,'2&$*E')%*7"&"#$12,'2*$+$%E,',%%,&*$,++,#,&*'-)&%'+,%'#)&2,+%'-,'
I2+A)7$%)*$"&H' D,%' )%*7"&"#,%J' ."27' ,6.7$#,7' +,%' -$%*)&4,%' K' +5E4/,++,' -2' %0%*G#,' %"+)$7,J'
2*$+$%,&*'.+2*L*'+52&$*E')%*7"&"#$12,':2H)H@H'M++,'4"77,%."&-'K'+)'-$%*)&4,'#"0,&&,'N,77,'O"+,$+'P'
='2H)H'Q'=JRS=<T'U#H'
a) M6.7$#,7'+52&$*E')%*7"&"#$12,',&')&&E,%'F+2#$G7,H' ' ' (1 u.a. = 1,59·10-5 a.l.)
C@ VE*,7#$&,7J',&'U#J'2H)H',*')H+HJ'+,%'-$%*)&4,%'%2$I)&*,%'P'
• -$%*)&4,'N,77,FD2&,'P'WJTXS=<R'U#'Y' '
• -$%*)&4,'N,77,F&EC2+,2%,'-,'+)'D07,'P';W<<')H+HY'
• -$%*)&4,'Z+2*"&FO"+,$+'P'RJ>S=<>'U#H' (dTL = 3,84·105 km = 2,56·10-3 ua = 4,1·10-8 al ;
dTn = 2 300 al = 2,18·1016 km = 1,45·108 ua ; dPS = 5,9·109 km = 39,3 ua = 6,24·10-4 al)'
O2 Réflecteurs
V,%'7E[+,4*,27%'K'7)0"&'+)%,7'"&*'E*E'-E."%E%'K'+)'%27[)4,'-,'+)'D2&,'+"7%'-,%'-$[[E7,&*,%'#$%%$"&%'
+2&)$7,%'\."++"H'V,.2$%'+)'N,77,J'"&'I$%,'2&'7E[+,4*,27'K'+5)$-,'-52&'[)$%4,)2'+)%,7',*'"&'#,%27,'
+)'-27E,'Dt'%E.)7)&*'+5E#$%%$"&'-,'+)'7E4,.*$"&H'D"7%'-52&,',6.E7$,&4,J'"&')'*7"2IEP''D
H'
)@ VE*,7#$&,7'+)'-$%*)&4,',&*7,'+,%'%27[)4,%'-,%'-,26')%*7,%H' ' (d = 3,77·108m)'
C@ M&'-E-2$7,'+)'-$%*)&4,',&*7,'+,27%'4,&*7,%H'' ' ' ' (d’ = 3,85·108 m)'
Données'P'7)0"&'-,'+)'D2&,' H'
O3 La chambre noire
D)'4/)#C7,'&"$7,',%*'+5)&4]*7,'-,'+5)..)7,$+'./"*"A7)./$12,'Y',++,',%*'4"&%*$*2E,'-52&,'C"^*,',&'
["7#,'-,'.)IE'.,$&*,',&'&"$7'Y'2&,'-,'%,%'[)4,%',%*'.,74E,'-52&'.,*$*'*7"2'_Y'+)'[)4,'".."%E,',%*'
7,#.+)4E,'.)7'2&'E47)&'*7)&%+24$-,'-,%*$&E'K'7,4,I"$7'+)'.,++$42+,H'D)'-$%*)&4,'%E.)7)&*'+,%'-,26'
[)4,%',%*','Q'W<'4#H'`)4,'K'_J'K'2&,'-$%*)&4,'-'Q'=R4#J'"&'.+)4,'2&'"Ca,*'.+)&'\9'-,'/)2*,27'
/'Q';J<'4#J'["7*,#,&*'E4+)$7EH'
'
)@ b25"C%,7I,F*F"&'%27'+5E47)&'-,'+)'4/)#C7,'&"$7,'c'd*)C+$7'+)'7,+)*$"&',&*7,'+)'/)2*,27'-,'
+)'*)4/,'+2#$&,2%,'"C%,7IE,',*'+)'/)2*,27'-,'+5"Ca,*H'!)+42+,7'+)'I)+,27'&2#E7$12,'-,'+)'
/)2*,27'-,'+)'*)4/,'+2#$&,2%,'"C%,7IE,H'
(image renversée de hauteur h’ = 4 cm)
C@ _&' %"2+GI,' +5"Ca,*' \9' I,7*$4)+,#,&*' -,' ;J<' 4#' I,7%' +,' /)2*H' V)&%' 12,+' %,&%' ,*' -,'
4"#C$,&'%,'-E.+)4,'+)'*)4/,'+2#$&,2%,'%27'+5E47)&'c'
(image décalée vers le bas d’une distance 4 cm)
'
t=2, 51 s
RL=1,74 ⋅103km

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Recueil d’exercices pour les 2èmes BC'
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Réflexion et réfraction de la lumière
O4 Deux miroirs accolés à 90°
_&')44"+,'-,26'#$7"$7%'.+)&%'e=',*'e;'-,'%"7*,'12,'+,27%'%27[)4,%'7E[+E4/$%%)&*,%'[)%%,&*'2&'
)&A+,'-,'><f'H'g&'7)0"&'+2#$&,26J'$%%2'-52&,'%"274,'OJ'[7)..,'e=',&'8H'
)@ N7)4,7'+,'7)0"&'7E[+E4/$'%27'e='.2$%'%27'e;H'
C@ e"&*7,7' 12,' +,' 7)0"&' $&4$-,&*' ,*' +,' %,4"&-' 7)0"&' 7E[+E4/$' %"&*' .)7)++G+,%' ,*' -,' %,&%'
4"&*7)$7,J'12,++,'12,'%"$*'+)'I)+,27'-,'+5)&A+,'-5$&4$-,&4,'-,'O8'%27'e=H'
O5 Miroir à accrocher au mur
`)4,'K'2&'#$7"$7'.+)&'I,7*$4)+'%,'*7"2I,'2&'"C%,7I)*,27'-,'/)2*,27'=JT<'#',*'-"&*'+,%'0,26'%,'
%$*2,&*'K'=Jh<'#'-2'%"+H'b2,++,'+"&A2,27'#$&$#)+,'-"$*')I"$7'+,'#$7"$7',*'K'12,++,'-$%*)&4,'
#$&$#)+,'-2'%"+'-"$*'%,'*7"2I,7'%"&''C"7-'$&[E7$,27'."27'12,'+5"C%,7I)*,27'%50'I"$,',&',&*$,7'c'
'''''''''(lmiroir = 0,90 m ; h = 0,85 m)
O6 Dioptre air - eau
g&'7)0"&'+2#$&,26'.)%%,'-,'+5)$7'-)&%'+5,)2')I,4'2&')&A+,'-5$&4$-,&4,'a1'Q'i<f'Y'+5)&A+,'-,'
7E[7)4*$"&'aW',%*'-,'X<f'H'
a) VE*,7#$&,7'+5$&-$4,'-,'+5,)2H' (neau = 1,35)
C@ _&'$##,7A,'2&,'%"274,'+2#$&,2%,'-,'[)j"&'12,'+)'+2#$G7,'%,'.7".)A,'-5)C"7-'-)&%'
+5,)2' ,*' )77$I,' %27' +)' %27[)4,' -,' %E.)7)*$"&' )I,4' 2&' )&A+,' -5$&4$-,&4,' a51'Q'i<fH'
_C*$,&-7)F*F"&'2&'7)0"&'7E[7)4*E'-)&%'+5)$7'c'Z"2712"$'c'
(réflexion totale → angle d’incidence limite vaut 47,9°)
'
O7 Dioptre air - verre
b2,++,'-EI$)*$"&'%2C$*'2&'7)0"&'+2#$&,26'+"7%125$+'*7)I,7%,'2&,'%27[)4,'.+)&,'%E.)7)&*'+5)$7',*'
2&'I,77,'-5$&-$4,'&'Q'=JR;'c'
)@ D,'7)0"&'.)%%,'-,'+5)$7')2'I,77,J'+5)&A+,'-5$&4$-,&4,'I)+)&*'a='Q'R<fH' ( a
2 = 19,7°)'
C@ D,'7)0"&'.)%%,'-2'I,77,'K'+5)$7J'+5)&A+,'-5$&4$-,&4,'I)+)&*'a5='Q'W<fH' ( a
2 = 19,5°)'
'
O8 Lame à faces parallèles
D,'7)0"&'-52&'[)$%4,)2'-,'+2#$G7,'#"&"4/7"#)*$12,'$%%2'-52&'+)%,7',%*'-$7$AE'%27'2&,'+)#,'-,'
I,77,'K'[)4,%'.)7)++G+,%H'Z"27'4,**,'+2#$G7,J'+5$&-$4,'-2'I,77,',%*'=JXhH'
)@ !)+42+,7'+5)&A+,'-,'7E[7)4*$"&' '+"7%12,'+)'+2#$G7,'.E&G*7,'-)&%'+,'I,77,')I,4'2&')&A+,'
-5$&4$-,&4,' H' ' ' ' ' ' ' ' :r1 = 25,9°)'
C@ \I,4'12,+')&A+,'-5$&4$-,&4,' '+)'+2#$G7,')**,$&*F,++,'+)'%27[)4,'-,'%"7*$,'%E.)7)&*'+,'
I,77,',*'+5)$7'c'' ' ' ' ' ' ' ' :i2 = 25,9°)'
4@ !)+42+,7'+5)&A+,'-,'7E[7)4*$"&'+"7%12,'+)'+2#$G7,'%"7*'-2'I,77,H' ' :r2 = 40,0°)'
-@ !"#.)7,7'+,%'-$7,4*$"&%'-,%'7)0"&%'$&4$-,&*',*'E#,7A,&*H' ' ' :rayons //)'
,@ \27)$*F"&'.2'*7"2I,7'+,'7E%2+*)*'%)&%'[)$7,'2&'4)+42+'c'
'
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r
1
i
1=40°
i2

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Recueil d’exercices pour les 2èmes BC'
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B,7%$"&'%,.*,#C7,';<=>'
Les lentilles minces
O9 Lentille mince convergente
g&'"Ca,*'+2#$&,26'\9'-,'i'4#'-,'/)2*,27',%*'.+)4EJ'.,7.,&-$42+)$7,#,&*'K'+5)6,'.7$&4$.)+'
-52&,'+,&*$++,'#$&4,'4"&I,7A,&*,'-,'-$%*)&4,'["4)+,'R'4#J'K';<'4#'-,I)&*'4,++,F4$H'D,'."$&*'\'
,%*'%27'+5)6,'.7$&4$.)+H'
)@ VE*,7#$&,7J' ,&' 2*$+$%)&*' +,%' ["7#2+,%' -,%' +,&*$++,%J' +)' ."%$*$"&J' +)' &)*27,' :7E,++,' "2'
I$7*2,++,@J'+,'%,&%',*'+)'/)2*,27'-,'+5$#)A,'\<9<H'''' (q= 6,7cm, réelle, inversée, i=2cm)'
C@ M[[,4*2,7',&%2$*,'2&,'4"&%*724*$"&'AE"#E*7$12,',*'IE7$[$,7'+,%'7E%2+*)*%'"C*,&2%'.)7'+,'
4)+42+H'N7)4,7'+)'#)74/,'-52&'.$&4,)2'+2#$&,26'$%%2'-,'9J'."$&*'-,'+5"Ca,*'&"&'%$*2E'%27'
+5)6,'.7$&4$.)+H'
'
O10 Lentille mince convergente
g&'"Ca,*'+2#$&,26'\9J'-,'+"&A2,27'R'4#J',%*'.+)4E'.,7.,&-$42+)$7,#,&*'K'+5)6,'.7$&4$.)+'-52&,'
+,&*$++,' #$&4,' 4"&I,7A,&*,' -,' -$%*)&4,' ["4)+,' ;R' 4#' Y' +,' ."$&*' \' ,%*' %27' +5)6,' .7$&4$.)+H'
VE*,7#$&,7J'.)7'+,'4)+42+J'+)'."%$*$"&J'+)'&)*27,J'+,'%,&%',*'+)'A7)&-,27'-,'+5$#)A,J'.2$%'IE7$[$,7'
+,%'7E%2+*)*%'.)7'2&,'4"&%*724*$"&'AE"#E*7$12,'-)&%'+,%'12)*7,'4)%'%2$I)&*%'P'
)@ +5"Ca,*',%*'K';'#'-,'+)'+,&*$++,'Y' ' C@'+5"Ca,*',%*'K'R<'4#'-,'+)'+,&*$++,'Y'
4@ +5"Ca,*',%*'K';<'4#'-,'+)'+,&*$++,'Y' ' -@'+5"Ca,*',%*'K'=R'4#'-,'+)'+,&*$++,H'
(a) q=28,6cm, i=0,714cm ; b) q=3,33cm, i=0,333cm ; c) q= -100cm ; i=-25cm ; d) q = -37,5cm, i = -12,5cm)
'
O11 Lentille mince convergente
O"$*'2&'"Ca,*'-,'*)$++,'"'Q'W4#J'2&,'+,&*$++,'4"&I,7A,&*,'-,'-$%*)&4,'["4)+,'[',*'+5$#)A,'-,'+5"Ca,*'
K'*7)I,7%'4,**,'+,&*$++,H'O"$*'+)'*)$++,'-,'+5$#)A,'$'Q'=4#H'D5"Ca,*',%*'-)&%'2&'.+)&'.,7.,&-$42+)$7,'
K'+5)6,'".*$12,H'D)'-$%*)&4,',&*7,'+5"Ca,*',*'%"&'$#)A,',%*'V'Q'=i<'##H'
)@ `)$7,'2&' %4/E#)' .7E4$%' -,'4,' %0%*G#,' ,*' -E*,7#$&,'A7)./$12,#,&*'+)' ."%$*$"&' -,'+)'
+,&*$++,')$&%$'12,'%)'-$%*)&4,'["4)+,H'
C@ 3,*7"2I,7'.)7'+,'4)+42+'+)'-$%*)&4,'["4)+,'-,'+)'+,&*$++,H' ' ' (f = 30 mm)'
'
O12 Lentille mince convergente
g&'"Ca,*'%,'*7"2I,'K'T<<'##'-,'%"&'$#)A,'47EE,'K'*7)I,7%'2&,'+,&*$++,'-,'-$%*)&4,'["4)+,'['Q'
=R<'##H'
)@ VE*,7#$&,7'.)7'+,'4)+42+'+,%'."%$*$"&%'."%%$C+,%'-,'+)'+,&*$++,'."27'4,'.7"C+G#,H'
C@ b2,'.,2*F"&'-$7,'%27'+,%'A7)&-$%%,#,&*%'-)&%'+,%'-,26'4)%'c'
(p = 200 mm et g = 3 ou p = 600 mm et g = 1/3)
O13 Caméra aérienne
g&,'4)#E7)')E7$,&&,'%27I"+)&*'+)'N,77,'K'2&,')+*$*2-,'-,'X<<<'#',*'4"&*$,&*'2&,'+,&*$++,'#$&4,'
4"&I,7A,&*,'-,'-$%*)&4,'["4)+,'R<'4#H''D)'4)#E7)'.7"-2$*'2&,'$#)A,'-,'["7#)*'=T'4#'%27'=T'4#'
-52&,'I$++,H'VE*,7#$&,7''+)'%27[)4,'./"*"A7)./$E,H' (1,44 km sur 1,44 km ; S = 2,073 km2)'
'
O14 Appareil photographique
g&')..)7,$+'./"*"A7)./$12,'4"&*$,&*'2&,'+,&*$++,'4"&I,7A,&*,'-,'-$%*)&4,'["4)+,'-,'R'4#H'
)@ VE*,7#$&,7' ."27' +,%' -$%*)&4,%' "Ca,*' %2$I)&*,%' :µJ' ;<' #J' =<' #J' R' #J' ;' #J' =#@' +,%'
-$%*)&4,%'$#)A,'4"77,%."&-)&*,%H'
C@ _&'./"*"A7)./$,'2&')7C7,'%$*2E'K'2&,'-$%*)&4,'$&[$&$,J'.2$%'2&')2*7,')7C7,'K'2&,'-$%*)&4,'
-,' =<' #H' M%*F4,' 12,' +)' +,&*$++,' %"7*' -,' +5)..)7,$+' "2' C$,&' 7,&*7,' -)&%' +5)..)7,$+'c'
M6.+$12,kH' '

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Recueil d’exercices pour les 2èmes BC'
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3,42,$+'-5,6,74$4,%'88,9!':;<=>?;<;<@' '' .)A,'X'
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B. Mécanique
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Cinématique
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C1 Etude stroboscopique d’un mouvement
D,'-$)A7)##,'4$F-,%%"2%'7,.7E%,&*,'+,%'."%$*$"&%'-l2&'#]#,'#"C$+,',&*7,'%"&'-E.)7*'\',*'%"&'
)77]*'9J'&"*E,%'K'$&*,7I)++,%'-,'*,#.%'7EA2+$,7%':4"##,'%27'2&,'./"*"A7)./$,'%*7"C"%4".$12,@H'
'
b2,+',%*'+,'-$)A7)##,'I$*,%%,F*,#.%'12$'[$A27,'+,'#$,26'4,'#"2I,#,&*'c'
C2 Avion à pédales
M&'=>h>J'97$)&'\++,&'.)74"27)$*'+)'-$%*)&4,'%E.)7)&*'`"+U,%*"&,J',&'m7)&-,F97,*)A&,J'-2'!).'
m7$%F(,kJ',&'`7)&4,J'K'C"7-'-,'+l)I$"&'K'.E-)+,%'m"%%)#,7'\+C)*7"%%H'8+'.)74"272*'2&,'-$%*)&4,'
,&'+$A&,'-7"$*,'-,'WTJR'U#',&';'/'X>'#$&H'b2,++,'E*)$*'%)'I$*,%%,'#"0,&&,'c'
(vm = 13,7 km/h = 3,80 m/s)
'
C3 Dupond et Dupont
V2."&-',*'V2."&*'["&*'2&,'7)&-"&&E,'K'C$404+,**,'K'*7)I,7%'+l_,%+$&AH'\I)&*'-,'.)7*$7J'V2."&-'
%,'.+)$&*'-,'+)'+"&A2,27',*'-,'+)'-$[[$42+*E'-2'.)74"27%'I)++"&&EJ'+"&A'-,'R<'U#H'V2."&*'+2$'
7E."&-'P'nM*)&*'-"&&E'12,'&"2%'7,I$,&-7"&%',&'[$&'-,'.7"#,&)-,'K'&"*7,'+$,2'-,'-E.)7*J'&"2%'
)27"&%')2*)&*'-,'#"&*E,%'12,'-,'-,%4,&*,%H'\.7G%'4/)12,',[["7*'-27)&*'+)'#"&*E,J'*2'."277)%'*,'
7,."%,7',&'-,%4,&-)&*',&'7"2,'+$C7,H'\$&%$J'%$'*2'#"&*,%'K'2&,'I$*,%%,'-,'R'U#?/J'*2'."277)%'
-,%4,&-7,'+,%'4L*,%'K'XR'U#?/J'4,'12$'-"&&,7)'2&,'I$*,%%,'#"0,&&,'-,';R'U#?/H'("2%'%,7"&%'
-"&4'-,'7,*"27'-)&%';'/,27,%Ho'
V2."&*')F*F$+'7)$%"&'c''
\2'C"2*'-,'4"#C$,&'-,'*,#.%'%,7"&*F$+%'-,'7,*"27'c' ' ' ' ' ( D t=5,56 h)'
'

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Recueil d’exercices pour les 2èmes BC'
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3,42,$+'-5,6,74$4,%'88,9!':;<=>?;<;<@' '' .)A,'R'
B,7%$"&'%,.*,#C7,';<=>'
C4 Etude qualitative de mouvements rectilignes.
'
!"#.+E*,kJ'."27'+,%'#"2I,#,&*%'7,4*$+$A&,%'%2$I)&*%J'+,'*)C+,)2'%2$I)&*'P'
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