NOM : MINI-TEST 3 PHY NYC GROUPES 1133 et 1134 08/05/09

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NOM :
MINI-TEST 3
PHY NYC GROUPES 1133 et 1134
08/05/09
Professeur : Pierre Noël de Tilly
Règlements :
 Tout plagiat entraîne la note zéro.
 Seuls calculatrice, règle, rapporteur d'angle, gomme à effacer, crayons et stylos (sauf de cou-
leur rouge) sont permis.
 Les coffret à crayons et étui de calculatrice sont interdits.
 Vous n'avez besoin d'aucune feuille sauf celles remises par le professeur.
 Il est strictement interdit de dégrafer les feuilles.
 Répondez sur le questionnaire, sur la page où figure l'énoncé du problème. Si l'espace alloué
ne suffit pas, utilisez le verso de la feuille. a
 Tout échange de matériel, de même que tout échange verbal sont interdits pendant l'examen.
 Si l'énoncé d'un problème ne paraît pas clair, l'étudiant-e peut demander des précisions au
professeur en levant la main. Il est interdit de se lever pendant l'examen.
 Vous ne pouvez pas quitter la classe durant l'examen à moins d'avoir terminé et remis votre
copie.
 Dans une question à développement, présentez toutes les étapes de la solution. De plus, en-
cadrez ou soulignez vos réponses. Portez attention aux unités et aux signes. S'il s'agit d'une
question objective à choix multiples, un seul choix doit être clairement encerclé ou inscrit.
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S
AB
0,6c 0,8c
600 km0 km
1) (20 pts) Deux fusées se dirigent l’une vers l’autre dans le référentiel S. La fusée A a une
vitesse de 0,6 c vers la droite et la fusée B a une vitesse de 0,8 c vers la gauche. Au temps
0 s, dans le référentiel S, la fusée A émet un éclair quand elle est à l’origine dans le réfé-
rentiel S et la fusée B émet un éclair quand elle est à 600 km dans le référentiel S.
L’horloge de la fusée A indique 0 s quand elle passe devant 0 km et l’horloge de la fusée
B indique 0 s quand elle passe devant 600 km.
a) Quelle est la vitesse (en terme de c) de
la fusée B pour le pilote de la fusée A ?
b) Dans le référentiel S, à quel moment (en
s) et à quelle position (en km) l’éclair
de B rencontre-t-il la fusée A ?
c) Pour le pilote de la fusée A, à quel mo-
ment (en s) et à quelle position (en km)
la fusée B émet-elle son éclair ?
d) Si la fusée B a une longueur au repos de
300 m, quelle est sa longueur (en m)
pour le pilote de la fusée A ?
e) Pour le pilote de la fusée A, à quel moment (en s) (de 2 façons) et à quel endroit (en km)
l’éclair de B le frappe-t-il ?
f) Quelle est l’énergie cinétique (en J) de la fusée B (masse au repos 6000 kg) dans le réfé-
rentiel S ?
g) Si les deux pilotes ont un cœur qui bat à toutes les 1,2 s au repos, quel pilote a la période
cardiaque la plus petite dans le référentiel S et quelle est-elle (en s) ?
La solution est dans le document Solutions des numé-
ros 1-2-3 qui suit Pré-Test 3 sur mon site.

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2) (20 pts) Un photon est émis par la transition de n=6 à n=2 de l’atome d’hydrogène. Ce photon
frappe un électron lié à une plaque métallique qui a un travail d’extraction de 0,3 eV. Un
autre photon, émis par la même transition, frappe un électron libre et au repos.
a) Quelle est la longueur d’onde (en nm) du photon émis ?
b) Quelle est l’énergie cinétique (en eV) de l’électron expulsé de la plaque métallique ?
c) Quelle est la variation de longueur d’onde (en nm) du photon qui frappe l’électron libre si
le photon est dévié d’un angle de 30º ?
d) Quelle est l’énergie cinétique (en eV) de l’électron libre après la collision ?
La solution est dans le document Solutions des numé-
ros 1-2-3 qui suit Pré-Test 3 sur mon site.

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3) (20 pts) Un proton est enfermé dans un puits de potentiel infini de longueur
14
5 10 m
. Il est
au niveau 4 d’énergie.
a) Quelle est la vitesse du proton (en m/s) ?
b) Cette vitesse est-elle relativiste ? Expliquez
c) Quel est la longueur d’onde du proton (en nm) ?
d) Si l’incertitude sur la position du proton correspond à la longueur du puits, quelle est
l’incertitude minimum sur sa quantité de mouvement ?
e) Quelle est l’énergie minimale (en J) que peut avoir ce proton dans la boîte ?
f) Comparez la réponse de e) avec le modèle classique.
La solution est dans le document Solutions des numé-
ros 1-2-3 qui suit Pré-Test 3 sur mon site.

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4) (20 pts) Soit deux bases spatiales, A et B, séparées par une distance de 6x107 m. Le vaisseau
Entreprise a une vitesse de croisière de 0,85c et poursuit un vaisseau Klingon qui a une vi-
tesse de croisière de 0,90c. Au moment où l'Entreprise est exactement entre les bases A et B,
ces deux bases émettent simultanément un éclair à t = 0,2 s (dans le référentiel des bases).
a) Combien de temps prendra le vaisseau
Entreprise pour aller de la base A à la
base B dans le référentiel des bases ?
b) Combien de temps prendra le vaisseau
Entreprise pour aller de la base A à la
base B dans le référentiel de l'Entre-
prise ?
c) Quelle est la distance séparant les bases dans le référentiel de l'Entreprise ?
d) Quelle est la vitesse du vaisseau Klingon pour le vaisseau Entreprise (en terme de c) ?
e) Une navette, qui a une vitesse de 0,20c par rapport à l'Entreprise, quitte l'Entreprise pour
rejoindre le vaisseau Klingon. Cette navette rejoindra-t-elle le vaisseau Klingon ? (Oui ou
Non, et pourquoi ?).
f) À quels instants sont émis les éclairs A et B pour le vaisseau Entreprise ?
g) Quelle conclusion générale peut-on tirer de f ci-dessus ?
h) Si l'énergie cinétique de l'Entreprise est de 3 x 1025 J, quelle est sa masse au repos ?
La solution est sur la page suivante et peut
être imprimée.
B
6x10
7m
Entreprise 0,85c Klingon 0,90c
A