Exercices supplémentaires

Exercices supplémentaires – bac 1 pharma‐bio‐
biomed
1.Collisions
Un proton (masse m) ayant une vitesse v1 entre en collision élastique avec un noyau de carbone (masse 12m) initialement au repos.
•Quelle seront les vitesses respectives du proton et du noyau de carbone après le choc?
•Quelle fraction de l’énergie cinétique initiale a été transférée au carbone?
Réponses finales: v1’ = ‐(11/13)v1 et v2’ = (2/13)v1
Fraction énergie = 48/169
2.Gravitation
La distance Mars‐Soleil est de 1.524 fois la distance Terre‐
Soleil. Calculez la période de rotation de Mars sur son orbite.
Réponse finale : Tmars = 686 jours
3.Oscillateurs
Lorsqu’un homme de 80 kg s’installe dans une voiture, les amortisseurs sont comprimés de 1.2 cm. Sachant que la masse totale su système (voiture + passager) est de 900 kg, calculez sa fréquence de résonance.
Réponse finale : fréquence = 1.37 Hz
4.Electrostatique
Deux plaques carrées de 0.1m de côté portent des charges égales et opposées de 10‐6C qui sont distribuées uniformément. Les plaques sont à une distance de 10‐2m.
a) Quelles sont l’amplitude et la direction du champ électrique?
b) Que valent l’amplitude et la direction de la force sur un électron placé dans ce champ?
c) Quel travail doit on effectuer contre le champ pour déplacer un électron de la plaque + à la plaque ‐?
Réponse: a) 1.13 107 V/m de la plaque + vers la plaque ‐, b)1.8 10‐12 N, vers la plaque +, c) 1.8 10‐14 J
4.Electrostatique
Un dipôle électrique est constitué de charges  e distantes de 10‐10m. Il est placé dans un champ de 106NC‐1 . Que vaut le moment de force résultant sur le dipôle quand celui‐ci est
a) Parallèle au champ (et dans le même sens)
b) À angle droit avec le champ
c) Dans le sens opposé au champ?
Réponse: a) 0 Nm, b)1.6 10‐23 Nm, c) 0
4.Electrostatique
Un flash électronique utilise l’énergie emmagasinée dans un condensateur.
a) Quelle doit en être la capacité pour fournir une énergie de 30J, s’il est chargé sous 1000V?
b) Quelle charge portent les plaques?
Réponse: C = 6 10‐5 F, Q = 6 10‐2 C
4.Electrostatique
Une particule de masse m et de charge q (q>0) est injectée avec une vitesse v dans une région où règne un champ électrique uniforme E de même direction et de même sens que v. Quelle distance la particule parcourra‐t‐elle avant de doubler sa vitesse initiale?
Réponse : d = 3/2 (mv2)/(qE) 5.Magnétisme
Une boucle de fil carrée de 0.1m de coté parcourue par un courant de 10A est placée dans un champ magnétique de 0.1T.
a) Que vaut le moment magnétique dipolaire de cette boucle?
b) Quelle est la valeur maximum du moment de force résultant dû à l’action du champ sur la boucle?
c) Pour quelle orientation de la boucle le moment de force atteint‐il cette valeur maximum?
Réponse: a) 0.1 Am2, b) 0.01 Nm c) 90°
5.Magnétisme
Un électron se déplace dans un champ magnétique à la vitesse de 107 m/s. La trajectoire circulaire a un rayon de 2m.
a) Que vaut le champ?
b) Que vaut l’accélération de l’électron?
c) Faire un schéma représentant l’orientation de la trajectoire de l’électron et celle du champ.
Réponse: a) 2.84 10‐5 T, b) a = 5 1013m/s2
6.Ondes sonores
L’intensité produite par un orchestre vaut celle de 216 trompettes. Quel est le rapport des amplitudes de pression produites par un orchestre et une trompette?
Réponse: 14.7
6.Ondes sonores
En approchant d’un objet, une chauve souris réduit la durée de ses cris et la longueur de l’intervalle de temps entre ses cris. Si un cri dure 3 10‐4s, quelle est la distance minimale pour laquelle le début de l’écho se superpose à la fin de l’émission du cri?
Réponse : d = 0.051 m
6.Ondes sonores
Un orgue, équipé de tuyaux dont les extrémités sont ouvertes (=> résonance en /2), couvre une gamme de fréquence de 65 à 2090Hz. Déterminer les longueurs du tuyau le plus long et du tuyau le plus court.
Réponse : pour la fréquence max, L = 8 cm; pour la fréquence min, L = 2.62 m
7.Fluides visqueux
Le cœur d’un veau au repos pompe le sang avec un débit de 6 10‐5m3/s. La chute de pression entre le système artériel et le système veineux est de 12 kPa.
a) Quelle est la résistance à l’écoulement du système circulatoire du veau?
b) Quelle est la puissance fournie par le cœur?
c) Si l’on implante, pour emplacer le cœur, une pompe électrique dont le rendement est de 50%, quelle devra être la puissance électrique de cette pompe?
Réponse: a) 2 108 Pas/m3 b) P = 0.72 W c) P = 1.44 W.
7.Fluides visqueux
Le débit moyen du sang à travers l’aorte est de 4.2 10‐5 m3/s. Le rayon de l’aorte est de 1.3cm.
Quelle est la vitesse moyenne du sang dans l’aorte?
Que vaut la perte de charge sur une portion d’artère de 0.1m de longueur?
Que vaut la puissance dissipée sur cette distance?
Réponse: v = 7.9 10‐2 m/s, P = 0.94Pa, Puissance = 3.93 10‐5W