examenaoût2005

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Examen de Physique, août 2005
BA1 EN INFORMATIQUE
EXAMEN DE PHYSIQUE
Première partie
17 août 2005
Nom :
Prénom :
Règles de l'examen :
a) L’examen comporte deux parties, séparées par une interruption. Vous devez être
présent à l'heure exacte prévue pour le début de la seconde partie, c'est-à-dire
9h50.
b) Les notes et/ou livres ne peuvent être utilisés.
c) Vous pouvez consulter votre aide-mémoire constitué de 1 page A4 recto-verso,
uniquement pour la 2ème partie de l'examen. Celui-ci doit porter clairement
votre nom et ne peut être prêté.
d) Les calculettes ne peuvent être prêtées.
e) Les GSM doivent être éteints et laissés dans les serviettes le long du mur. En
aucun cas vous ne pouvez avoir un GSM à portée de main, même éteint.
f) Les réponses doivent toutes être justifiées. Un espace est prévu à cet effet
après chaque question. Le verso des feuilles peut aussi être utilisé. De plus, des
feuilles vierges sont disponibles sur demande. Les unités doivent être indiquées
pour les résultats numériques.
g) Si vous désirez poser une question ou signaler que vous avez terminé, levez le
bras en silence.
Examen de Physique, août 2005
BA1 EN INFORMATIQUE, Partie I
PREMIERE PARTIE : THEORIE
Question 1 (17 points) :
a)
Enoncez le théorème de l'énergie cinétique.
b)
Donnez la définition de l'énergie cinétique.
c)
Donnez la définition de l'énergie potentielle.
d)
Qu'entend-on par conservation de l'énergie mécanique ? Illustrez par un
exemple.
e)
Sous qu'elle(s) condition(s) y a-t-il conservation de l'énergie mécanique ?
Examen de Physique, août 2005
BA1 EN INFORMATIQUE, Partie I
Question 2 (14 points) :
Simplifiez le circuit suivant et calculez sa résistance équivalente entre les bornes A et B.
Justifiez toutes vos simplifications.
Examen de Physique, août 2005
BA1 EN INFORMATIQUE, Partie I
Question 3 (14 points) :
Dans les différentes situations suivantes, indiquez s'il y a une force qui agit sur
l’objet considéré, au point P. Indiquez sa direction et son sens, dites de quel type de
force il s'agit et donnez l'expression de son intensité (module).
a)
Une balle de masse m lancée en l'air au voisinage de la surface de la terre ; elle
s'élève avec une vitesse v , dirigée vers le haut ; négligez la résistance de l'air.
b)
Une charge électrique q, positive, immobile entre les pôles d'un aimant
produisant un champ magnétique d'intensité B au point P.
P +
q
c)
Un fil parallèle à un autre fil, tous deux de longueur infinie et parcourus par
des courants de même sens.
d) Une charge électrique q1 à une distance l d’une autre charge électrique q2 ,
toutes deux positives.
Examen de Physique, août 2005
Nom :
BA1 EN INFORMATIQUE, Partie II
Prénom :
DEUXIEME PARTIE : EXERCICES
Question 1 (10 points) :
Soit un cube dont les arrêtes mesurent 2 m. On place à chacun de ses sommets une
charge Q = 1,73 nC.
a) Calculez le potentiel électrique qui en résulte au centre du cube.
(V = 0 à l'infini)
b) Quel est le champ électrique au centre du cube ? Justifiez votre réponse.
Examen de Physique, août 2005
BA1 EN INFORMATIQUE, Partie II
Question 2 (25 points) :
Soit le circuit suivant dans lequel V = 60 V, C1 = 10 µF et C2 = 20 µF ; les
condensateurs sont initialement déchargés.
a)
Que valent la charge Q0 et l'énergie électrostatique U0 du condensateur C1
lorsque le commutateur K relie le point O au point A.
b) On bascule ensuite le commutateur de manière à ce qu'il relie le point O au point
B. Que devient la charge de C1, Q1 et quelle est la charge Q2 de C2 ?
c) Quelle est alors la différence de potentiel V' entre les points O (ou B) et M ?
d) Que valent les énergies électrostatiques U1 et U2, des condensateurs C1 et C2?
e) Y a-t-il eu conservation de l'énergie électrostatique lorsqu'on a basculé le
commutateur ? Justifiez et expliquez.
Examen de Physique, août 2005
BA1 EN INFORMATIQUE, Partie II
Question 3 (30 points) :
Soit le circuit suivant :
Avec V1 = 40 V, V2 = 20 V, R1 = 4 , R2 = 12 , R3 = 5 , et R4 = 8 . On dispose
d'une ampoule de lampe de poche prévue pour fonctionner avec une pile de 4,5 V ; elle
dissipe alors une puissance de 2 W. Peut-on brancher cette ampoule aux bornes A et B
sans risquer de l'endommager ? Pour répondre à cette question, négligez les éventuelles
variations de la résistance de l'ampoule avec le courant qui y passe.
Conseil :
remplacer le circuit entre les bornes A et B par son équivalent Thévenin en
procédant éventuellement en deux étapes. A l'aide des données sur
l'ampoule, estimez sa résistance, placez-la entre A et B et calculez la
puissance qui y est dissipée.
Remarque : il est aussi possible d'utiliser la méthode de superposition après avoir placé
l'ampoule entre A et B (et calculé sa résistance) mais les calculs sont un
peu plus longs.
Examen de Physique, août 2005
BA1 EN INFORMATIQUE, Partie II
Question 4 (25 points) :
Le circuit ci-dessous est alimenté par une source de tension v = 100 sin 500 t (V) qui
débite un courant iT = 2,5 sin 500 t (A).
Sachant que R = 20  et C = 100 µF
a) Que vaut le déphasage entre la tension de la source, v, et le courant total, iT ?
b) Quelle doit être la valeur de L ?
c) Quel est le déphasage du courant iL dans l'inducteur, par rapport au courant total iT
(faites un graphique pour illustrer la situation).
d) Quel est le déphasage du courant iRC, dans la résistance et le condensateur, par
rapport au courant total iT (complétez le graphique ci-dessus).
e) Quel est le déphasage du courant iL par rapport au courant iRC.
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