COLLEGE DES SAINTS CŒURS Date : Mai 2012 Durée :60 min

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COLLEGE DES SAINTS CŒURS
Date : Mai 2012
Durée :60 min
Classe : EB9
Numéro d’ordre : … /20
BAUCHRIEH
Bon travail 
www.bauchrie.sscc.edu.lb
Examen final de Physique : MECANIQUE
Premier exercice. ( 8 pts )
Poussée d’Archimède.
On suspend un solide ( S ) de volume V= 500 cm3 à l’extrémité libre d’un dynamomètre.
Le dynamomètre indique 5N.
Lorsqu’on immerge le solide dans un liquide ( L1) , le dynamomètre indique 0 N.
Lorsqu’on immerge le solide dans un liquide ( L2) , le dynamomètre indique 1 N.
Première expérience.
1 – Calculer la masse du solide. En déduire sa masse volumique ρs.
2 –a – Quelle est la valeur de la poussée d’Archimède F1 exercée
par ( L1) sur ( S ).
b – Le corps ( S ) flotte dans le liquide ( L1). Justifier
c – Calculer la masse volumique ρ1 du liquide ( L1 ) si le volume de
la partie qui émerge est 100 cm3.
3 –a – Calculer la valeur de la poussée d’Archimède F2, exercée par
L1
( L2 ) sur ( S ).
b – ( S) est complètement immergé dans ( L2) , calculer la masse
volumique ρ2 du liquide ( L2).
Deuxième expérience.
4 – ( S ) est complètement immergé dans un liquide ( L3).
On coupe le fil du dynamomètre, le corps ( S) flotte en équilibre au sein du liquide.
a – Sans faire aucun calcul, déterminer la masse volumique ρ3 du liquide ( L3).
b – Calculer le poids apparent de ( S ) dans le liquide (L3).
On donne g = 10 N/kg.
Deuxième exercice. ( 4 pts )
Pression exercée par un cylindre.
On dispose d’un cylindre (C) de masse volumique ρ = 7,2 g/cm3 et de hauteur h = 10 cm.
Sa base circulaire, de rayon r = 2 cm, s’appuie sur un support horizontal.
1. Sachant que le volume d’un cylindre est donné par la
relation : V = πr 2 h , déterminer le volume de ( C ).
2. Calculer la masse m du cylindre.
En déduire la valeur P de son poids.
3. Déterminer, en Pa, la valeur de la pression exercée par le cylindre sur son support.
On donne g = 10N/kg.
L2
Troisième exercice. ( 4 pts )
Masse volumique du liquide.
Dans l'une des deux branches du même tube, on verse une quantité d'un liquide non miscible à l'eau, de
masse volumique ρ. À l'équilibre, la hauteur du liquide est h = 20 cm et celle de l'eau au-dessus de la
surface de séparation des liquides est h1 = 16 cm.
On donne :
- pression atmosphérique Patm = 76 cm de mercure .
- masse volumique du mercure ρHg = 13,6 g/cm3 .
- masse volumique de l'eau ρeau = 1 g/cm3 .
- g = 10 N/kg.
1. Déterminer, en fonction de ρ, la pression au point C.
2. Calculer la pression au point D.
3. Les pressions en C et D sont égales. Pourquoi ?
4. Déduire la valeur de ρ.
Quatrième exercice. ( 4 pts )
Principe d’interaction à distance.
Les deux boules A et B de la figure portent la même charge électrique et sont suspendus l’une près de
l’autre.
La force électrostatique exercée par A sur B est FA/B = 5 × 10−4 N.
1. Enoncer le Principe d’interaction.
2. Donner les caractéristiques des forces d’interaction électrique entre A et B : point d’application,
direction, sens et intensité.
3. Reproduire le schéma ci - dessous puis représenter ces deux forces à l’échelle :
1 cm pour 25 × 10−5 N.
A
B
SSCC BAUCHRIEH/ Physique / corrigé de l’examen final/ EB9 / 2012
Premier exercice.
1 – P = m. g donc m = P/g = 5/ 10 = 0,5 kg Donc ρs = m/ Vs = 0,5/ 500. 10-6 = 1000 kg/m3. 2 pts
2 –a)F1= P – Pa(L1) . Or Pa(L1)= 0 N donc F1 = P = 5 N.
½ pt
b) F1 = P = 5 N donc le corps ( S) flotte dans le liquide ( L1).
½ pt
3
3
c) Le volume de la partie qui émerge est 100 cm donc Vimmergé = 500 – 100 = 400 cm .
F1 = ρ1 . g . V( L1 déplacé ) = ρ1 . g . Vimmergé
donc ρ1 = F1/g.Vimmergé. = 5/10. 400.10-6 = 1250 kg/m3
1 pt
3 – a) F2 = P – Pa( L2) = 5 – 1 = 4 N.
b) F2 = ρ2 . g . V( L2 déplacé ).
Or V ( L2 déplacé ) = Vs car ( S) est totalement immergé dans le liquide ( L2).
Donc : F2 = ρ2 . g . VS donc ρ2 =F2 / g. Vs = 4 / 10. 500. 10-6 = 800 kg/m3.
4 – a – ( S ) flotte au sein du liquide donc ρs = ρL3 = 1000 kg/m3
b – ( S ) flotte au sein du liquide donc la valeur de la poussée d’Archimède exercée par
L3 sur ( S ) est égale a l’intensité P du poids de ( S) donc Pa ( L3 ) = 0.
Deuxième exercice
PRESSION EXERCEE PAR UN CYLINDRE.
1) V=πr2h
donc V =3,14.22.10 = 125,6 cm3.
½ pt
2) ρ=m/v
½ pt
donc m = ρ . V = 7,2 . 125,6 = 904,32 g = 0,90432 kg. ½ pt
P= m.g
¼ pt
donc P = 0,90432 .10 = 9,0432 N.
½ pt
3) La pression p est p = F/S .
¼ pt
Or, la force pressante F est le poids P du cylindre.
¼ pt
2
La surface du cylindre est un disque : S= πr
¼ pt
2
-4 2
donc S=3,14.4 = 12,56 cm = 12,56.10 m .
½ pt
-4
p = P/S donc p=9,0432/12,56.10 donc p= 7200 Pa.
½ pt
.
MASSE VOLUMIQUE DU LIQUIDE
104960 Pa
½ pt
½ pt
½ pt
1 pt
1 pt
½ pt
Troisième exercice.
1) lorsqu’un corps A exerce sur un corps B une action mécanique, le corps B exerce sur le corps A une
réaction. Ces deux forces ont même direction, sens opposés et ont la même intensité.
1 pt
2) FA/B est la force électrique exercée par le corps A sur le corps B.
Point d’application : centre de gravité de la boule B.
Direction : horizontale.
Sens : de A vers B.
¼ pt
¼ pt
¼ pt
FB/A est la force électrique exercée par le corps B sur le corps A.
Point d’application : centre de gravité de la boule A.
Direction : horizontale.
Sens : de B vers A.
3) figure.
1 pt
;
L(FA/B) = L( FB/A)= 2 cm
¼ pt
¼ pt
¼ pt
½ pt
Au revoir 
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