e2 11-12 - Collège des Saints-Coeurs

Collège des Saints Cœurs
Sioufi
Examen final, juin 2012
Classe : 2de
Durée : 100 mn
Nom :……..……………N :…..
Physique
N.B. La présentation est de rigueur
L'usage d'une calculatrice non programmable est autorisé.
Cette épreuve comporte 6 exercices sur 3 pages.
I- Lentilles minces (2 ½ points)
On obtient une image A’B’ située à 5,0 cm derrière une lentille quand l’objet AB est 7,5 cm devant.
a) Quelle est la nature de cette lentille ?
b) Trouver la distance focale de cette lentille.
c) L’objet est de hauteur 4,0 cm. Calculer la hauteur de l’image correspondante.
II- L’œil réduit (2 points)
On modélise un œil par une lentille mince convergente de centre optique O. La rétine tient lieu d’écran
La vergence de la lentille est variable.
a) Expliquer pourquoi l’œil accommode.
b) La distance rétine-lentille est constante et égale à 15,0 mm. Pour un objet très éloigné calculer
la vergence de l’œil.
III- Signaux périodiques (2 ½ points)
L’électrocardiogramme suivant est la représentation graphique du signal électrique périodique lié à
l’activité du cœur d’un patient.
a) Le signal est périodique. Justifier.
b) Déterminer sa période.
c) En déduire sa fréquence.
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IV- Satellite géostationnaire (4 points)
Un satellite géostationnaire a la particularité de rester fixer par rapport à un point de la Terre. Ceci
nécessite qu’il fasse le tour de la Terre avec une même période T que la Terre et tel que
T = 23 h 56 mn 4,1 s = 86164,1 s.
La distance de ce satellite au centre de la Terre doit être dST = 42164,68 Km.
Donnée : masse de la terre MT = 5,98 x 1024 Kg.
G= 6,67 x 10-11 N.m2.kg-2
1) Sa trajectoire peut être décrite comme circulaire dans le référentiel géocentrique.
a) Quelle est la distance D parcourue par ce satellite en une période ?
b) Quelle est en km/s sa vitesse moyenne?
2) D’après le principe de l’inertie, les forces exercées sur ce satellite se compensent-elles ?
3) a) Quelle est la force principale qui maintient le satellite sur son orbite ?
b) Calculer cette force si le satellite a une masse m = 550 Kg.
c) En déduire la valeur de l’intensité de la pesanteur à l’altitude où se trouve ce satellite.
4) Si cette force disparaissait, quel serait le type de mouvement du satellite ? Justifier.
V- Vitesse moyenne et vitesse instantanée (4 points)
On étudie le mouvement, sur un plan horizontal, d’un point mobile A à des instants séparés par des
intervalles de temps égaux τ = 0,04 s.
Les abscisses x du point mobile A depuis son départ sont indiquées dans le tableau suivant :
xi
(cm)
Vi
(cm / s)
t0 = 0
0
t1 = τ
0,4
t2 = 2τ
1,2
t3 = 3τ
2
t4 = 4τ t5 = 5τ t6 = 6τ t7 = 7τ t8 = 8τ t9 = 9τ
3,2
4,4
5,6
6,8
8
9,2
1) Donner la définition de la vitesse instantanée Vi d’un point mobile à la date t dans un
référentiel donné.
2) Recopier et compléter le tableau ci-dessus.
3) Quelle est la nature du mouvement du mobile A ?
4) Calculer la vitesse moyenne de A entre t0 et t9.
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VI- Equilibre d’un solide (5 points)
Un voyageur transporte une valise de masse 15 Kg. On donne g = 10 N/kg.
A- Dans un premier temps, il pose sa valise sur l’une des marches
d’un escalier mécanique qui progresse vers le haut à vitesse constante.
1) a- Dans quel référentiel la valise est-elle en mouvement ?
b- Dans quel référentiel la valise est-elle immobile ?
2) a- Faire le bilan des forces agissant sur la valise.
b- Etablir la relation qui lie les forces appliquées à la valise.
B- Dans un second temps, la valise est posé sur un tapis roulant incliné d’un angle α = 30°.
Le plan est rugueux et le solide (S) reste en équilibre. Prendre g = 10/Nkg.
1) a- Quelles sont les forces appliquées à la valise.
b- Que peut-on dire de ces forces ? Justifier.
c- Schématiser la situation et représenter les forces appliquées à la valise
avec l’échelle 1 cm pour 50 N.
(Réaliser une figure soignée en respectant les mesures indiquées).
2) Représenter, sur le schéma, les composantes perpendiculaires et parallèles au plan du tapis, des
forces appliquées à la valise.
3) Laquelle de ces composantes :
a- représente les forces de frottement ?
b- tend à enfoncer la valise dans le tapis ?
4) Déterminer la valeur de la force de frottement.
C- L’équilibre serait-il possible en l’absence de frottement ? justifier.
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