Exercices de révision corrigés

Physique TC 1 Correction
1. Sur un schéma représentez la force gravitationnelle exercée par la Terre (masse
MT) sur un satellite S (masse mS) situé à la distance r de son centre.
2. Proposer une expression vectorielle de cette force en utilisant un vecteur
unitaire que l’on représentera sur le schéma. On supposera que la Terre
possède une répartition de masse à symétrie sphérique.
3. Pourquoi parle-t-on d’interaction gravitationnelle ?
4. Rappeler la deuxième loi de Newton et préciser le référentiel dans lequel on
peut l’appliquer au système constitué par le satellite. En déduire une
première expression du vecteur accélération du satellite.
5. Donner l’expression du vecteur accélération dans le cas d’une orbite
circulaire dans la base de Frenet ( .
6. Montrer que le mouvement du satellite est uniforme.
7. Exprimer la vitesse du satellite en fonction de G, MT et r.
8. Exprimer la période T du satellite et retrouver la 3ième loi de Kepler.

Physique TC 2 Correction
Un objet de masse m est lancé à la date t=0 depuis une altitude nulle avec la
vitesse initiale
0
v
faisant l’angle α avec l’horizontale.
On travaille dans un repère (O, Ox, Oz) ; O est l’origine de l’axe Oz vertical
orienté vers le haut.
On ne tiendra pas compte des frottements de l’air.
1. Faire un schéma représentant au mieux la trajectoire du projectile.
2. Etudier le mouvement dans le référentiel terrestre assimilé à un
référentiel galiléen et montrer qu’en l’absence de frottements le
mouvement de l’objet est indépendant de sa masse m.
3. Etablir les équations horaires x(t) puis z(t).
4. En déduire l’équation de la trajectoire.
5. Comment peut-on qualifier le mouvement horizontal du projectile ?
6. Etablir l’expression de la portée du tir (passage à nouveau par l’altitude z=0).

Physique TC 3 Correction
Un mobile autoporteur de masse m repose sur une table horizontale et est
accroché à un ressort de constante de raideur k.
Le mouvement horizontal s’effectue suivant un axe (x’x) que l’on décide
d’orienter vers la droite.
On néglige les pertes d’énergie dues aux frottements.
A l’instant t=0, on étire le ressort de sorte que son élongation x mesurée par
rapport à la position d’équilibre est x(t=0)=x0>0, puis on le lâche sans vitesse
initiale.
1. Faire un schéma du dispositif dans une configuration où le ressort est
allongé (x>0) et représenter les forces qui s’appliquent sur le mobile.
2. Donner l’expression de la force de rappel exercée par le ressort en
fonction d’un vecteur unitaire
i
de même orientation que l’axe (x’x).
3. A l’aide de la deuxième loi de Newton, établir l’équation différentielle
vérifiée par x(t) au cours des oscillations du mobile.
4. Vérifier que l’expression
0
2
sin( . )
m
x X t
T
est bien solution de
l’équation différentielle précédente et donner l’expression de T0.
5. A l’aide des conditions initiales, préciser les valeurs de Xm et de φ.
6. Etablir l’expression de l’énergie potentielle élastique du ressort.
7. Quelle est l’énergie cinétique maximale du mobile ?

Physique TC 4 Correction
On réalise dans un premier temps la charge complète d’un condensateur de
capacité C à l’aide d’un générateur de f.é.m E. Dans un deuxième temps (à
l’instant t=0), à l’aide d’un commutateur, le condensateur est déchargé dans
une bobine d’inductance L, soit R la résistance totale du circuit.
1. Proposer un schéma du montage. On représentera un sens positif pour
le courant et les flèches tensions uC, uL et uR dans le circuit de
décharge.
2. Etablir l’expression de l’intensité i du courant dans le circuit en fonction
de la tension uC.
3. Exprimer uL et uR en fonction de uC.
4. Appliquer la loi d’additivité des tensions et écrire l’équation
différentielle vérifiée par la tension uC aux bornes du condensateur
lors de la décharge de celui-ci dans le dipôle R-L.
5. Un dispositif électronique est maintenant introduit dans le circuit et
permet d’entretenir les oscillations ; expliquer son action.
6. Ecrire la nouvelle équation différentielle vérifiée par uC.
7. Vérifier que l’expression
0
2
( ) sin( . )
C
u t A t
T
est bien solution de
l’équation différentielle précédente et donner l’expression de T0.
8. Déterminer A et φ grâce aux conditions initiales.

Physique TC 5 Correction
On dispose d’un laser hélium-néon de longueur d’onde λ=632,8 nm et de
puissance P=2 mW.
On interpose entre le laser et un écran E une fente verticale de largeur a.
Sur l’écran situé à une distance très grande D de la fente, on observe dans la
direction perpendiculaire à la fente, une tache lumineuse centrale de largeur
d nettement supérieure à la largeur a de la fente ainsi qu’une série de taches
lumineuses plus petites de part et d’autre de la tache centrale.
1. Faire un schéma de l’expérience.
2. Nommer le phénomène observé lors de cette expérience. Quelle
condition est requise pour observer ce phénomène ?
3. Que prouve cette expérience quant à la nature de la lumière ?
4. On réalise l’expérience avec une fente de largeur a1=40 μm, on
mesure une tache centrale de diamètre d1=5,0 cm puis avec une fente
de largeur a2=100 μm, on mesure une tache centrale de diamètre
d2=2,0 cm . Montrer que ces résultats sont en accord avec la relation :
5. Etablir la relation précédente.