Exercice 1 : Energie mécanique /5points

LYCEE DE MBALLA II
DEPARTEMENT DE P.C.T
SEQUENCE IV (08/09)
Physique / Père D
DUREE : 2 H
COEF : 2
A - MECANIQUE
Exercice 1 :
/ 3 pts
Un pendule est constitué d’une petite boule métallique de masse m = 80g, suspendue à un fil inextensible
de masse négligeable et de longueur  = 1m. Le fil est accroché en un point fixe O et les mouvements du
pendule s’effectuent dans un plan vertical. Le fil du pendule étant initialement vertical, on l’écarte de
cette position d’un angle  m  45O puis on abandonne l’ensemble sans vitesse initiale. (Voir figure 1,
position 1) On néglige toutes les forces de frottement.
1) Justifier la conservation de l’énergie mécanique pour la boule du pendule. 0,5 pt
2) Déterminer la valeur V2 de la vitesse de la boule lorsqu’elle passe par la position verticale (position
2). 1 pt
3) La position intermédiaire du pendule est définie par l’angle
 qu’il forme avec la verticale (voir figure 1) ; la valeur de la vitesse
de la boule est alors V.
On fait l’hypothèse que l’énergie potentielle de pesanteur est nulle dans
la position la plus basse que le pendule peut occuper (position 2).
En appliquant la conservation de l’énergie mécanique sur la boule, en déduire
la formule littérale donnant la valeur V de la vitesse en fonction de  ,  m , g et  . Faire l’application
numérique pour   30 0 . 1,5 pt
Exercice 2 :
/ 4 pt
Une bille assimilable à un point matériel de masse 450 g se déplace sur piste formée de deux tronçons AB
et BC. AB représente 1/8 de circonférence de centre O et de rayon r = 1,2 m. La partie AB est lisse
contrairement à la partie BC qui est rugueuse. On donne BC = 295 cm. (Voir figure ci-contre)
1) Déterminer l’angle  . 0,75 pt
2) La bille est lancée en A avec la vitesse VA = 5 m/s. En considérant que  = 45°, déterminer la
valeur de la vitesse VB en B ? 0,75 pt
3) La bille arrive en C avec la vitesse VC = 4 m/s. En déduire l’intensité
supposée constante des forces de frottements sur le tronçon BC. 1 pt
4) Calculer l’intensité de la réaction de la piste BC sur la bille ainsi
que l’angle  que fait cette réaction avec la piste. 1,5 pt
B - OPTIQUE
Exercice 3 : Lentilles minces et L’œil réduit / 9 points
N.B Les parties A, B etC sont indépendantes
A/ une personne a un punctum remotum situe à 80 cm et un punctum proximum à 40 cm
1) Définir les termes : punctum remotum, punctum proximum , accommodation . 1,5 pt
2) Déterminer la nature et la vergence du verre correcteur que doit utiliser pour voir nettement à
l’infini sans accommodation. 1 pt
3) En déduire la nouvelle position du punctum proximun de l’œil corrigé. 1 pt
B/ On réalise une expérience sur un banc d’optique avec deux lentilles minces L1 de distance focale f1 et
L2 de distance focale f2 = 10 cm (L2 derrière L1). Le système (L1, L2) donne d’un objet AB une image
A’B’ sur un écran E. On donne AO1 = 20 cm ; AO2 = 30 cm et AA’ = 51,7 cm
1) Définir : lentille sphérique minces, foyer principal image. 1 pt
2) Préciser les valeurs algébriques O1A ; O1O2 ; O2A’. 1,5 pt
3) O désigne par A1B1 l’image intermédiaire issue de L1. Appliquer la formule de conjugaison pour
trouver sa position par rapport à L2 et en déduire sa position par rapport à L1. 1 pt
4) Déterminer la valeur de la distance focale de L1. 1
C/ Compléter la marche des rayons lumineux à travers les lentilles de la figure 3
Exercice 4 : Instruments d’optiques / 4 pt
N.B : Les parties A et B sont indépendantes
A/ une lunette astronomique est constitué d’un objectif de distance focale 200 cm et d’un oculaire de
distance focale 4 cm. La lunette étant afocale
1) définir lunette afocale. 0,5 pt
2) déterminer la distance entre les centres optiques de oculaire et de l’objectif. 0,5 pt
3) déterminer le grossissement de la lunette. 0,5 pt
B/
1)
2)
3)
Une loupe est constituée par une lentille plan convexe de vergence 50 dioptries et d’indice n = 1,5.
Quel est le rayon de courbure de la face convexe ? 0,5 pt
Calculer la puissance intrinsèque et le grossissement commercial de cette loupe. 1 pt
Cette loupe est utilisée par un œil de punctum remotum situé à120 cm et de punctum proximum à
20 cm. Définir et déterminer latitude de mise au point. 1 pt
« Le travail bien fait procure une grande joie. »
Examinateur
DJINGUE