ÉCOLE, COLLÈGE ET LYCÉE PRIVÉS
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PREMIÈRE S EXAMEN BLANC N° 2 Avril 2013
Physique - Chimie Durée : 3 h 00
TOUT DOCUMENT INTERDIT.
L’usage de calculatrices scientifiques à mémoire est autorisé.
Les résultats numériques doivent être précédés d’un calcul littéral.
La présentation et la rédaction font partie du sujet et interviennent dans la notation.
L’épreuve est notée sur 16 points auxquels s’ajouteront les points d’épreuve pratique sur 4 points.
I ] À travers champs…. (sur 2,75 points)
A] Une exo-planète « habitable ».
« Une planète de « type terrestre habitable », capable d'abriter une vie extra-terrestre, a été détectée pour la
première fois hors de notre système solaire par une équipe d'astronomes européens, dont plusieurs Genevois.
Cette exo-planète, nommée Gliese c, qui orbite autour de l'étoile Gliese 581, à 20,5 années de lumière de la Terre,
est la première et la plus légère des quelque 200 connues à ce jour à « posséder à la fois une surface solide ou liquide et
une température proche de celle de la Terre », selon ses découvreurs.
La température moyenne de cette « super Terre est comprise entre 0,00 et 40,0 °C, ce qui autorise la présence d'eau
liquide à sa surface », selon le principal auteur de l'étude, Stéphane Udry (Genève). ».
D'après dépêche AFP / Communiqué de presse du CNRS, avril 2007.
Pour savoir si Gliese c est réellement une planète du « type terrestre habitable », on cherche à déterminer la valeur
de l'intensité du champ de pesanteur local à sa surface.
Données : Caractéristiques de la planète Gliese c : Masse estimée : MC = 3,00.1025 kg. Rayon estimé : RC = 9,60.106 m.
Constante de gravitation universelle : G = 6,67.10 –11 uSI.
1. Donner l'expression littérale de l'intensité F de l'action gravitationnelle F
, exercée par la planète Gliese c sur un objet
A, de masse m, situé à l'altitude h, en fonction de MC, m, RC, h et de la constante de gravitation universelle G.
2. La valeur g du champ de gravitation g
est définie par la relation : g = F
m.
2.1. Donner l'expression littérale de la valeur g0 c du champ de gravitation g
0 c à la surface de la planète Gliese c, en
fonction de MC, RC et de la constante de gravitation universelle G.
2.2. Calculer la valeur numérique de g0 c.
2.3. Comparer
g0 c à l'intensité du champ de pesanteur local terrestre : g0 = 9,81 m.s-2.
2.4. Gliese c peut-elle être effectivement considérée comme une planète du « type terrestre habitable » ?
B] Champ magnétique à Paris.
L'étude du champ magnétique terrestre à Paris fait apparaître une composante horizontale, dont la valeur est :
Bh = 2,00.10 –5 T, dirigée vers le pôle Nord magnétique, et une composante verticale, de valeur : Bv = 4,20. 10 –5 T, dirigée
vers le centre de la Terre.
1. Comment peut être modélisé le champ magnétique terrestre ?
2. Représenter les composantes du vecteur champ magnétique terrestre à Paris, noté B
P, ainsi que le vecteur B
P
correspondant.
3. En déduire la valeur BP du vecteur B
P et celle de son angle α
αα
α avec la verticale locale.
II ] De l’énergie. (sur 3,75 points)
A] Service gagnant.
Au service, un joueur de tennis frappe, à l'instant de date t0 = 0,00 s, une balle de masse m = 58,0 g, supposée à
une hauteur h = 2,40 m au-dessus du sol, et lui communique alors une vitesse de valeur : v0 = 116 km.h-1.
On modélise la situation en représentant la balle par un corps ponctuel B en mouvement de chute libre, c'est-à-dire
dès que la balle n'est plus en contact avec la raquette.
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