Fiche technique - Objectif Concours

CONCOURS BLANC NATIONAL
N°2
MATIERE : PHYSIQUE
FILIERE : ORTHOPTISTE - AUDIOPROTHESISTE
Centres : Dijon-Nancy-Nantes-Paris
PROMOTION 2016/2017
CORRIGE
Exercice 1 : 16 QCM
8 points
Question 1 :
a = 10/2 = 5 m/s²
Réponse a
Question 2 :
Distance parcourue par la voiture et le camion après 8s.
A t = 8s : xv = ½ a t² = 64 m et xc = vt = 10 x 8 = 80 m
Nouveau repère (à partir de 8s) : xv = vt + x0 = 16t + 64 et xc = 10t + 80
Quand la voiture rattrape le camion, on a xv = xc soit 16t + 64 = 10t + 80 d’où t = 2,7s
Au total 8 + 2,7 = 10,7s
Réponse b
Question 3 :
a. Pour le cas A, la somme des forces exercées sur le mobile se compensent. VRAI
b. Pour le cas B, le mobile recule. VRAI
c. Pour le cas C, l'accélération est nulle. VRAI
d. Le cas D peut correspondre à une chute libre. VRAI
Réponses a, b, c, d
Question 4 :
Proposition 1 : FAUX car cela ne dépend pas uniquement de la masse.
Les propositions 2, 3 sont vraies.
On a d’après la proposition 2 : T1 = T2 = T
Les 3 forces qui agissent sur la masse M1 sont : le poids, la réaction du support sur la masse M1 et la
tension du fil.
Pour la proposition 4 : VRAI
⃗⃗⃗1 + 𝑇
⃗⃗⃗1 + 𝑅⃗ = 𝑀1 ⃗⃗⃗⃗⃗
Sur M1 : 𝑃
𝑎1
en projetant sur l’axe horizontal, on a : T1 = M1 a1 = T (1)
1
⃗⃗⃗2 = 𝑀2 ⃗⃗⃗⃗
Sur M2 : ⃗⃗⃗⃗
𝑃2 + 𝑇
𝑎2
en projetant sur l’axe vertical, on a : -T + M2 g = M2 a2
Les normes des accélérations a1 et a2 sont égales donc a1 = a2 = a
(2) en remplaçant T par M1a
- M1 a + M2 g = M2 a
M2 g = (M1 + M2) a
a = M2 g / (M1 + M2)
or M2 = M1 / 2
et M1 – M2 = M1 / 2 = M2
Pour la proposition 5 : FAUX
T = M1 a = M1M2 g / (M1 + M2)
T = 2M22 g / 3M2 = 2M2 g / 3
(2)
avec M1 = 2M2
Réponse e
Question 5 :
En appliquant la seconde loi de Newton au pilote dans l’avion et avec a = v2 / R
F - P = Mv² / R avec F = 10 P = 10 Mg
Donc R = v² / 9g = (800 / 3,6)2 / (9 x 9,8)
R = 560 m
Réponse d
Question 6 :
a. La vitesse de G en G1 est supérieure à sa vitesse en G4. FAUX car pendant le même intervalle de
temps, le palet a parcouru une distance plus petite en G1 (G0G2) qu’en G4 (G3G5).
b. Le vecteur-vitesse de G en G1 est tangent à la trajectoire du palet VRAI car un vecteur vitesse est
toujours tangent à la trajectoire.
c. Le vecteur-accélération en G2 est perpendiculaire à la trajectoire du palet FAUX car le vecteur
accélération est parallèle à la trajectoire quand le mouvement est rectiligne.
d. Les distances parcourues par le palet forment une suite arithmétique de raison 1,0 cm FAUX car si
cela aurait été le cas, chaque point Gi serait séparé d’une distance de 1 cm.
e. Le mouvement du palet est rectiligne uniforme. FAUX car la vitesse n’est pas constante et le
mouvement est rectiligne uniformément accéléré.
Réponse b
Question 7 :
a. Elle est une force subie par un objet plongé dans l'eau. VRAI
b. Elle est une force agissant horizontalement de haut en bas sur un corps en immersion dans un liquide.
FAUX car elle agit verticalement.
c. Elle est une force agissant horizontalement de bas en haut sur un corps en immersion dans un liquide.
FAUX car elle agit verticalement.
d. Elle dépend de la profondeur d'immersion et de la forme de l'objet. FAUX = V g
e. Elle dépend du poids de l'eau déplacé par l'objet plongé. VRAI
Réponses a et e
Question 8 :
a. Dans un référentiel galiléen, un point matériel isolé est au repos ou en mouvement rectiligne
uniforme. VRAI
b. Dans un référentiel galiléen, tout système est au repos ou en mouvement rectiligne uniforme. FAUX
c. La norme d'une force se mesure en kg m s-2. VRAI
d. La quantité de mouvement d'un système se conserve toujours. FAUX
e. La force de gravitation exercée par le soleil sur la terre a même norme que la force de gravitation
qu'exerce la terre sur le soleil. VRAI
Réponses a, c et e
2
Question 9 :
a. Les forces représentant le poids de la voiture et la réaction du sol s'annulent. Vrai.
b. Les vecteurs représentant l'accélération de la voiture et la force de frottement sont colinéaires et de
même sens. Vrai.
c.
d.
e.
La valeur de l'accélération du véhicule est de 0,2 m s-2. Faux.
La valeur de l'accélération du véhicule est de 5 m s-2. Vrai.
Aucune des propositions ci-dessus n'est exacte. Faux.
Réponses a, b et d
Question 10 :
Un avion s'élance sur sa piste d'envol. Il parcourt en gardant une accélération constante 600 m en 15 s
entre le démarrage et le début du décollage. Trouvez la bonne réponse :
x
a
1 2
2x
at Þ a
2
t2
2 ´ 600
5,3m.s - 2
15²
La vitesse au décollage est de : v = at
v = 5,3 x 15 = 80 m.s-1
Réponse d
Question 11 :
On note :
V : volume de la balle et µ : masse volumique de l'eau.
On a : µ = m / V.
La balle est soumise :
à son poids, vertical, vers le bas, valeur P = mg = 2/3 V µ g (on prend ici la masse volumique de
la balle).
à la poussée d'Archimède, verticale, vers le haut, valeur : = V µ g. (on prend ici la masse volumique
de l’eau).
La seconde loi de Newton s'écrit sur un axe vertical, orienté vers le haut, origine le fond du récipient :
- P = ma
Soit après projection :
V µ g - 2/3 V µ g = V 2/3µ dv / dt
avec a = dv / dt
Après simplification par V et par 2/3 :
a = dv / dt = 0,5 g
Par intégration : v(t) = 0,5 gt
Par intégration ; x(t) = 0,25 gt2 = v2(t) / g
en remplaçant t2 = v2(t) / 0,25 g2 d’après la relation précédente
v(t) = (g x)½ = (10 x 0,4)½ = 2 m/s.
Réponse c
3
Question 12 :
a. le solide est immobile
VRAI
b. le solide est animé d’un mouvement rectiligne uniforme
VRAI
c. le vecteur vitesse du centre d’inertie du mobile est constant
VRAI
d. la vitesse du centre d’inertie du mobile est constante VRAI
e. l’accélération du centre d’inertie du mobile est nulle VRAI
Toutes ces propositions sont équivalentes et décrivent la première loi de Newton (principe d’inertie).
Réponses a,b,c,d et e
Question 13 :
Pour la pierre qui monte : h1 = -½ gt² + 8t
Pour la pierre qui descend : h2 = -½ gt² -8t
Distance entre les 2 projectiles après t = 5s : h1 - h2 = 2 x 8t = 2 x 8 x 5 = 80 m
Réponse e
Question 14 :
Il faut étudier les deux sens possibles du déplacement : soit vers la droite ou soit vers la gauche.
Cas 1 : vers la droite
Bilan des forces agissant sur la masse m : le poids, la tension du fil
⃗
𝑇
𝑃⃗
Dans ce cas, la résultante des forces (poids + tension) égale au produit de la masse par son accélération
donne une force opposée au sens du mouvement : ce qui est impossible.
Par conséquent, on en déduit que le sens de déplacement du pendule est vers la gauche.
⃗
𝑇
⃗
𝑇
𝑃⃗
𝑃⃗
⃗ =𝑚𝑎
𝑃⃗ + 𝑇
𝑚𝑎
tan a = ma / P = ma / mg = a / g
tan a = 4 / 9,8
a = tan-1 (4 / 9,8) = 22°.
Réponse b
Question 15 :
En appliquant la seconde loi de Newton sur chaque masse, on obtient :
0 = -m1 g sinα + T1 donc T1 = m1 g sinα
0 = m2 g sinβ -T2 donc T2 = m2 g sinβ
Pour équilibre, on a T1 = T2 donc :
m2 = m1 x sinα / sinβ = 0,75 x sin 60 / sin 30 = 1,3 kg.
Réponse d
4
Question 16 :
Réponses b et d
Exercice 2 :
6 points
1). Le système est soumis à son poids, vertical, vers le bas, valeur mg et à l'action du plan
perpendiculaire au plan. Ecrivons la seconde loi de Newton sur un axe parallèle au plan et orienté vers le
bas.
Ce mouvement est rectiligne uniformément accéléré.
2). Le vecteur vitesse est une primitive du vecteur accélération.
v = at + constante ; à t = 0, la vitesse initiale vaut v0 d'où v = g sin t + v0.
3). Le vecteur position est une primitive du vecteur vitesse.
x = ½at2 + v0t + constante.
A t = 0, le mobile se trouve à l'origine de l'axe : la constante est nulle.
x = ½g sin t2 + v0t.
4). v0 = 14,4 / 3,6 = 4,0 m/s ; x = L = 300 m ; a = 9,8 sin 3 = 0,513 m s-2.
300 = 0,5 x 0,513 t2 + 4 t ; t2 + 15,6 t -1,17 103 = 0.
Discriminant : = 15,62 + 4 x 1,17 103 = 4922 ; ½ =70,16 ; t = (-15,6 +70,16) / 2 = 27,3 s ~ 27 s.
5). v = g sin t + v0 = 9,8 sin 3 x 27,3 + 4 =18,0 m/s ou 18,0 x 3,6 =64,8 ~ 65 km/h.
5
6).
L'accélération est centripète.
a = v2 / R = 182 / 57 =5,68 ~ 5,7 m s-2.
Exercice 3 :
6 points
1.
2.
3.
6
4.
5.
6.
7