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UNIVERSITE PIERRE & MARIE CURIE
ASSOCIATION DU
TUTORAT DE PSA
SAMEDI 13 NOVEMBRE 2010
UE 3.1 : Organisation des appareils et systèmes
(1) Bases physiques des méthodes d'exploration
PHYSIQUE - BIOPHYSIQUE
Correction
1) BD
8) E
15) ACD
22) D
29) A
36) CE
2) CE
9) A
16) ADE
23) E
30) E
37) D
3) CE
10) BCE
17) E
24) C
31) AE
4) CE
11) D
18) CDE
25) A
32) C
5) B
12) C
19) BD
26) CDE
33) B
6) CD
13) CE
20) C
27) C
34) CDE
7) C
14) B
21) BDE
28) B
35) A

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Physique
(22 QCM)
Exercice 1 (8 points) :
Chute libre d’un homme (Par Vadime)
Partie 1 : Calcul des travaux d’une force
Le trajet A et le trajet B amènent tous les deux à un point situé aux coordonnées (1,1)
Question 1 :
Réponses vraies : BD
(1 point)
Pour répondre à ces questions on doit calculer le travail de la force sur les différents trajets :
 Trajet A : y=x donc dy=dx
Wa(F)=∫Fxdx + ∫Fydy
Wa(F)= ∫(-8x²-15x²)dx + ∫(-4x²+16x)dx
Wa(F)= ∫-8x².dx + ∫-15x².dx + ∫-4x².dx + ∫16x.dx
On intègre alors entre 0 et 1 chaque membre de cette expression et on trouve :
Wa(F)=
Wa(F)=-1J

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 Trajet B : y=x² donc dy=2x.dx
Wb(F)= ∫Fxdx + ∫Fydy
Wb(F)= ∫(-8x.y-15x²)dx + ∫(-4x²+16y)dy.
Or y=x²
Wb(F)= ∫(-8x3 )dx + ∫(-15x²)dx + ∫(-4y)dy + ∫(16y)dy
On intègre alors entre 0 et 1 chaque membre de cette expression et on trouve :
Wb(F)=
Wb(F)=-1J
Question 2:
Réponse vraies : CE
(1,5 point)
Si une force est identique sur 2 trajets différents on peut seulement supposer qu’elle est
conservative. Réponse C.
En supposant que la force est conservative on peut calculer l’énergie potentielle dont elle dérive :
Fx=- donc Ep=∫-Fx.dx
Ep=∫-8xy.dx + ∫15x².dx
On intègre cette expression entre 0 et x et on trouve :
Ep=-4x²y -5x3 + g(y)
Avec g(y) une fonction ne dépendant que de y
Fy = -dEp/dy donc Ep=∫-Fy.dy
Ep = ∫-4x²dy+∫-16ydy
On intègre cette expression entre o et x et on trouve :
Ep = 4x²y -8y² -h(x)
Avec h(x) une fonction ne dépendant que de x
En comparant ces 2 résultats on trouve que g(y)=8y² et h(x) = -5x3 et donc :
Ep = 4x²y + 5x3 -8y²

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Partie 2 : le grand saut
Question 3 : Cocher la ou les réponse(s) vraie(s)
Réponses CE
(1 point)
A. Si un corps a une accélération nulle alors sa vitesse est forcément nulle : Faux s’il a une
vitesse constante son accélération est nulle pourtant il a une vitesse (et oui ).
B. Un corps en chute libre n’est soumis qu’à son poids dans tous les cas Faux il peut aussi être
soumis aux forces de frottements
C. Le moment d’une force est l'aptitude d'une force à faire tourner un système mécanique
autour d'un point donné Vrai
D. En unité SI le Newton a comme écriture MLT-1 Faux M.L.T-2
E. Un système mécanique peut avoir une accélération positive et une vitesse constante. Vrai
un objet en orbite peut avoir une vitesse constante alors qu’il a une accélération positive
Question 4 :
Réponse C et E
(0,5 point)
Ici il suffit de faire une équation aux dimensions :
[k].[v]=[F]
[k] .L.T-1=M.L.T-2
[k]=M.T-1
Question 5 : Ici on applique le principe fondamental de la dynamique (PFD) :
Réponse B
(1 point)
P=ma or P=mg et l’axe est orienté vers le bas donc
a=g= par intégration on trouve que v(t)=gt + C (constante d’intégration qui vaut 0) pour
g=10m.s-2
Donc To=320/10=32 secondes
Question 6 :
Réponses : CD
(1,5 point)
Tout d’abord la masse m du parachutiste doit prendre en compte son scaphandre ! Il a donc
une masse de 90+30 = 120 kg
On utilise de nouveau le PFD :
P+f=ma on projette sur l’axe (OZ) orienté vers le bas :

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On est ici en présence d’une équation différentielle linéaire de premier ordre je vous conseille
d’apprendre sa résolution par cœur car elle revient souvent en mécanique et aussi parfois en
chimie générale (Elle en a sauvé plus d’un ! A ne pas négliger !!!)
On est en présence d’une équation de cette forme : y’=ay+b sa résolution est de la forme
avec C une constante que l’on détermine à partir des conditions initiales
Donc
On sait que à t=0 v=0 donc v(0)=0=
Donc
On remplace dans l’expression initiale C par son expression et on obtient
bien la réponse C en factorisant.
Question 7 :
Réponse C
(1 point)
On utilise exactement le même raisonnement que dans la question précédente jusqu’à obtenir :
Ici a To on sait que le parachutiste avait une vitesse Vo de 320m/s :
On remplace ensuite C dans : et on obtient :
Question 8 :
Réponse E
(0,5 point)
Pour calculer la vitesse limite il y a 2 méthodes :
- Soit on calcule la limite de la vitesse : et vous mourrez d’une
violente attaque (sssssélection !).
- Ou bien vous êtes plus intelligent que vos camarades (ssssélection again) et vous êtes allés au Tuto
et vous connaissez la technique ultime pour calculer les vitesses limites : On applique le PFD et on
obtient :
P+f=ma or quand la vitesse limite est atteinte il n’y a plus d’accélération donc on obtient une
équation bien plus digeste : mg=kV(l) donc V(l)=120.10/100=12m/s
Remarque : J’espère que ce tuto vous aura appris mieux comprendre certains principes en
mécanique. Ne négligez surtout pas la physique : plein de gens on eut leur concours grâce à cette
sainte matière de réflexion au milieu de la foule de matières à bourrage de crâne. Bon courage à
vous, tenez jusqu’au bout ne relâchez jamais la pression car rien n’est jamais joué !