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CONCOURS D'ADMISSION À L'ÉCOLE D'ORTHOPTIE
DE RENNES
SESSION 2014
ÉPREUVE DE PHYSIQUE
Durée : 2 heures
L’USAGE DE LA CALCULATRICE EST AUTORISÉ
Ce sujet comporte 2 exercices.
L’exercice 1 est sur 10 points, l’exercice 2 est sur 10 points.
Il sera tenu compte du soin et de la rédaction.
Vous devez impérativement respecter la numérotation des questions.
EXERCICE 1 : LE CURLING (10 POINTS)
Le Curling est un sport de précision qui consiste à placer des pierres taillées
et polies le plus près possible du centre d’une cible. Le jeu se déroule sur une
piste de glace parfaitement horizontale. Dans un premier temps, le joueur
communique un mouvement à la pierre en la faisant glisser sur la glace. Puis
il doit la lâcher, la pierre continue alors de glisser. Le but est que la pierre
s’arrête le plus près possible du centre de la cible, elle-même horizontale et
imprimée juste sous la glace.
Données : la masse d’une pierre est m = 20,0 kg, l’intensité de la pesanteur
est g = 9,81 m.s-2.
Première partie : mise en mouvement de la pierre
Dans cette première partie, on néglige les frottements.
Pour mettre en mouvement de la pierre,
le joueur la saisit par la poignée (voir
schéma ci-contre) et applique une force
horizontale constante pendant 2,00 s
puis il la lâche.
1. Faire un schéma (sans souci d’échelle) représentant les forces qui
s’applique sur la pierre pendant cette phase.
2. Caractériser, en le justifiant, le mouvement de la pierre.
3. La force qu’exerce le joueur a pour valeur F = 35,0 N. Quelle est la
valeur de l’accélération au début de la mise en mouvement de la
pierre ?
4. Quelle est la vitesse de la pierre au moment où le joueur la lâche ?
5. Quelle distance a parcouru la pierre au cours de cette phase ?
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1!
CONCOURS D'ADMISSION À L'ÉCOLE D'ORTHOPTIE
DE RENNES
SESSION 2014
ÉPREUVE DE PHYSIQUE
Durée : 2 heures
L’USAGE DE LA CALCULATRICE EST AUTORISÉ
Ce sujet comporte 3 exercices.
L’exercice 1 est sur 7 points, l’exercice 2 est sur 8 points et l’exercice 3 est
sur 5 points.
Il sera tenu compte du soin et de la rédaction.
Vous devez impérativement respecter la numérotation des questions.
Exercice 1 : Le Curling (7 points)
Le Curling est un sport de précision qui consiste à placer des pierres taillées
et polies le plus près possible du centre d’une cible. Le jeu se déroule sur une
piste de glace parfaitement horizontale. Dans un premier temps, le joueur
communique un mouvement à la pierre en la faisant glisser sur la glace. Puis
il doit la lâcher, la pierre continue alors de glisser. Le but est que la pierre
s’arrête le plus près possible du centre de la cible, elle-même horizontale et
imprimée juste sous la glace.
Données : la masse d’une pierre est m = 20 kg, l’intensité de la pesanteur est
g = 9,8 m.s-2.
Première partie : mise en mouvement de la pierre
Dans cette première partie, on néglige les frottements.
Exercice 2 : Un avion au décollage (8 points)
poignée
pierre
piste glacée

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2!
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Deuxième partie : choc avec une autre pierre
Une fois que le joueur a lâché la pierre (notée A), celle-ci a une trajectoire en
ligne droite le long de l’axe Ox, jusqu’à ce qu’elle heurte une autre pierre
(notée B) initialement à l’arrêt. Voir les schémas ci-dessous.
Avant le choc :
Exercice 2 : Un avion au décollage (8 points)
Dans cet exercice, on étudie un avion à réaction qui roule lentement sur une
piste horizontale d’un aéroport. Les effets de l’air sur l’avion sont négligés. La
masse de l’avion supposée constante est M = 150.103 kg.
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Deuxième partie : choc avec une autre pierre
Une fois que le joueur a lâché la pierre (notée A), celle-ci a une trajectoire en
ligne droite le long de l’axe Ox, jusqu’à ce qu’elle heurte une autre pierre
(notée B) initialement à l’arrêt.
Exercice 2 : Un avion au décollage (8 points)
Dans cet exercice, on étudie un avion à réaction qui roule lentement sur une
piste horizontale d’un aéroport. Les effets de l’air sur l’avion sont négligés. La
masse de l’avion supposée constante est M = 150.103 kg.
1. L’avion à réaction est immobile sur la piste. Faire un schéma de l’avion
en y faisant figurer les forces qui s’y exercent.
2. À la date t0 = 0, le pilote met les gaz : l’avion éjecte alors vers l’arrière
à l’horizontale, un flux de gaz à la vitesse vg = 850 m.s-1. Expliquer
pourquoi cela met en mouvement l’avion. Une démonstration
rigoureuse est attendue.
3. Entre les dates t0 = 0 et t1 = 10 s, l’avion a éjecté une masse
mg = 300 kg de gaz à la vitesse vg. En négligeant les frottements,
quelle serait alors la vitesse v1 de l’avion à la date t1 ?
4. En réalité, à la date t1, la vitesse de l’avion est v’1 = 1,40 m.s-1. On
attribue la différence avec v1 aux frottements de la piste sur l’avion.
Calculer le travail de la force de frottements entre t0 et t1.
5. Entre t0 et t1, l’avion s’est déplacé avec une accélération
!
a
constante.
Calculer la valeur de
!
a
.
6. Quelle est la nature du mouvement de l’avion pendant ces dix
premières secondes ?
7. Calculer la distance parcourue par l’avion entre t0 et t1.
8. À présent, l’avion amorce un virage en maintenant sa vitesse à la
valeur v’1. Sa trajectoire est alors un arc de cercle de rayon R = 50 m.
Donner les caractéristiques du vecteur accélération pendant le virage.
Ox
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pierre A pierre B
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Deuxième partie : choc avec une autre pierre
Une fois que le joueur a lâché la pierre (notée A), celle-ci a une trajectoire en
ligne droite le long de l’axe Ox, jusqu’à ce qu’elle heurte une autre pierre
(notée B) initialement à l’arrêt. Voir les schémas ci-dessous.
Avant le choc :
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Deuxième partie : choc avec une autre pierre
Une fois que le joueur a lâché la pierre (notée A), celle-ci a une trajectoire en
ligne droite le long de l’axe Ox, jusqu’à ce qu’elle heurte une autre pierre
(notée B) initialement à l’arrêt.
Exercice 2 : Un avion au décollage (8 points)
Dans cet exercice, on étudie un avion à réaction qui roule lentement sur une
piste horizontale d’un aéroport. Les effets de l’air sur l’avion sont négligés. La
masse de l’avion supposée constante est M = 150.103 kg.
1. L’avion à réaction est immobile sur la piste. Faire un schéma de l’avion
en y faisant figurer les forces qui s’y exercent.
2. À la date t0 = 0, le pilote met les gaz : l’avion éjecte alors vers l’arrière
à l’horizontale, un flux de gaz à la vitesse vg = 850 m.s-1. Expliquer
pourquoi cela met en mouvement l’avion. Une démonstration
rigoureuse est attendue.
3. Entre les dates t0 = 0 et t1 = 10 s, l’avion a éjecté une masse
mg = 300 kg de gaz à la vitesse vg. En négligeant les frottements,
quelle serait alors la vitesse v1 de l’avion à la date t1 ?
4. En réalité, à la date t1, la vitesse de l’avion est v’1 = 1,40 m.s-1. On
attribue la différence avec v1 aux frottements de la piste sur l’avion.
Calculer le travail de la force de frottements entre t0 et t1.
5. Entre t0 et t1, l’avion s’est déplacé avec une accélération
!
a
constante.
Calculer la valeur de
!
a
.
6. Quelle est la nature du mouvement de l’avion pendant ces dix
premières secondes ?
7. Calculer la distance parcourue par l’avion entre t0 et t1.
8. À présent, l’avion amorce un virage en maintenant sa vitesse à la
valeur v’1. Sa trajectoire est alors un arc de cercle de rayon R = 50 m.
Donner les caractéristiques du vecteur accélération pendant le virage.
Ox
!
pierre A pierre B
Ox
!
pierre A
pierre B
!
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Deuxième partie : choc avec une autre pierre
Une fois que le joueur a lâché la pierre (notée A), celle-ci a une trajectoire en
ligne droite le long de l’axe Ox, jusqu’à ce qu’elle heurte une autre pierre
(notée B) initialement à l’arrêt. Juste avant le choc, la vitesse de la pierre A a
pour valeur
vA
i
= 2,90 m.s-1. Juste après le choc, la vitesse de la pierre A a
pour valeur
vA
f
= 1,72 m.s-1. Avant le choc, la pierre B est immobile et juste
après, elle a une vitesse de valeur
vB
f
= 2,16 m.s-1. Par rapport à la direction
initiale de l’axe Ox, les directions sont déviées de α = 48° pour la pierre A et
de β = 36° pour la pierre B. Voir les schémas ci-dessous.
Avant le choc :
Après le choc :
6. À une distance d = 10,0 m avant le choc, la pierre A a une vitesse de
valeur vA = 3,15 m.s-1. Expliquer pourquoi on ne peut pas négliger les
frottements.
7. Calculer la valeur de la force de frottement supposée constante
pendant ces 10,0 m.
8. Déterminer la quantité de mouvement du système constitué des deux
pierres juste avant le choc.
9. La quantité de mouvement se conserve-t-elle au cours du choc ? On
justifiera par des calculs précis et détaillés.
10. Montrer que de l’énergie mécanique est perdue au cours du choc. Que
devient cette énergie ?
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Deuxième partie : choc avec une autre pierre
Une fois que le joueur a lâché la pierre (notée A), celle-ci a une trajectoire en
ligne droite le long de l’axe Ox, jusqu’à ce qu’elle heurte une autre pierre
(notée B) initialement à l’arrêt.
Exercice 2 : Un avion au décollage (8 points)
Dans cet exercice, on étudie un avion à réaction qui roule lentement sur une
piste horizontale d’un aéroport. Les effets de l’air sur l’avion sont négligés. La
masse de l’avion supposée constante est M = 150.103 kg.
1. L’avion à réaction est immobile sur la piste. Faire un schéma de l’avion
en y faisant figurer les forces qui s’y exercent.
2. À la date t0 = 0, le pilote met les gaz : l’avion éjecte alors vers l’arrière
à l’horizontale, un flux de gaz à la vitesse vg = 850 m.s-1. Expliquer
pourquoi cela met en mouvement l’avion. Une démonstration
rigoureuse est attendue.
3. Entre les dates t0 = 0 et t1 = 10 s, l’avion a éjecté une masse
mg = 300 kg de gaz à la vitesse vg. En négligeant les frottements,
quelle serait alors la vitesse v1 de l’avion à la date t1 ?
4. En réalité, à la date t1, la vitesse de l’avion est v’1 = 1,40 m.s-1. On
attribue la différence avec v1 aux frottements de la piste sur l’avion.
Calculer le travail de la force de frottements entre t0 et t1.
5. Entre t0 et t1, l’avion s’est déplacé avec une accélération
!
a
constante.
Calculer la valeur de
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a
.
6. Quelle est la nature du mouvement de l’avion pendant ces dix
premières secondes ?
7. Calculer la distance parcourue par l’avion entre t0 et t1.
8. À présent, l’avion amorce un virage en maintenant sa vitesse à la
valeur v’1. Sa trajectoire est alors un arc de cercle de rayon R = 50 m.
Donner les caractéristiques du vecteur accélération pendant le virage.
Ox
!
pierre A
pierre B

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Troisième partie : après le choc
Après le choc, la pierre A a pris la direction du centre de la cible qui se situe à
la distance L = 18,5 m.
11. La pierre peut-elle s’immobiliser au centre de la cible ?
EXERCICE 2 : À PROPOS DES ONDES (10 POINTS)
On réalise avec un laser quelques expériences. Le laser utilisé a une
longueur d’onde λ = 700 nm.
Première partie : expérience avec une seule fente
On place, sur le faisceau lumineux, à une distance L = 20 cm du laser, une
fente de largeur a = 0,050 mm. Puis, à une distance D = 2,0 m de la fente, on
place un écran.
1. La lumière émise par le laser est-elle monochromatique ?
2. Dans quel intervalle de longueurs d’onde se situent les ondes
lumineuses ?
3. Quel phénomène observe-t-on sur l’écran ?
4. Faire le schéma du dispositif et représenter l’allure de ce qu’on
observe sur l’écran.
5. Déterminer la largeur de la tache centrale observée sur l’écran.
6. La distance L a-t-elle une influence sur la largeur cette tache,
expliquer ?
7. Comment évolue la largeur de la tache si on choisit un laser de plus
petite longueur d’onde ?
Deuxième partie : expérience avec deux fentes
On remplace la fente simple par une bifente. Les deux fentes ont la même
largeur a = 0,050 mm, et sont distantes de e = 0,100 mm.
8. Quel phénomène observe-t-on à présent sur l’écran ?
9. Dessiner l’allure de ce qu’on observe.
10. Expliquer, en détaillant, pourquoi on observe à certains endroits de
l’écran, des franges sombres. On pourra s’aider de schémas pour
illustrer les explications.
Troisième partie : dualité onde-particule
Les électrons sont des particules qui peuvent aussi se comporter comme une
onde.
Données : la masse d’un électron est me = 9,1.10-31 kg, la constante de
Planck est h = 6,63.10-34 J.s

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11. Dans les deux premières parties, quel aspect de la lumière est mis en
évidence ?
12. Quel autre aspect existe pour la lumière ? Donner un exemple
d’expérience montrant ce deuxième aspect.
13. Quelle devrait être la vitesse d’un électron pour que la longueur d’onde
qui lui soit associée soit la même que celle du laser utilisé ?
14. Si on envoie de tels électrons, un par un, sur la bifente de la deuxième
partie, peut-on observer le même phénomène qu’avec la lumière ?
15. La durée de parcours d’un électron entre les fentes et l’écran n’est pas
tout à fait la même dans le référentiel du laboratoire et dans le
référentiel lié à un électron.
15.1. Quel est le nom du phénomène décrivant cette différence de
durée ?
15.2. Dans quel référentiel mesure-t-on le temps propre de la durée
du parcours ? Justifier.
15.3. Dans quel référentiel la durée mesurée est-elle la plus longue ?