2013

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1!
CONCOURS D'ADMISSION À L'ÉCOLE D'ORTHOPTIE
DE RENNES
SESSION 2013
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 : Ondes sonores (7 points)
Un auditeur écoute le son créé par une cloche. Il est situé à la distance
L = 75 m de la cloche. La célérité du son dans l’air est vson = 340 m.s-1.
1. Définir une onde progressive. Le son émis par la cloche est-il une onde
progressive ?
2. Calculer le retard entre l’émission et la réception de l’onde par
l’auditeur.
3. Le son est enregistré et on en fait l’analyse spectrale à l’aide d’un
ordinateur. On obtient le document suivant. Quelle est la fréquence de
l’onde sonore émise par la cloche ? Le son est-il pur ?
4. On souhaite montrer le phénomène de diffraction avec ces ondes
sonores, expliquer comment procéder. On attend dans la réponse au
moins un calcul numérique pertinent.
Spectres en fréquence du son à vide de la corde 6

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2!
5. Une seconde personne se rapproche de la source sonore étudiée avec
une vitesse de valeur v. La hauteur du son est déformée. Quel nom
donne-t-on à ce phénomène ? À l’aide du document 1 ci-dessous, le
son paraît-il plus aigu ou plus grave ? Justifier. Calculer la valeur
minimale de v pour laquelle le phénomène est perceptible.
Document 1 :
Lorsqu’un auditeur se rapproche d’une source sonore à la vitesse v, la
fréquence perçue fR est différente de la fréquence émise par la source fS. La
relation entre les deux fréquences est : fS =
fR1!v
vson
"
#
$%
&
'
Pour une oreille moyenne, un son est perçu d’une hauteur différente d’un
autre si la fréquence du son est différente d’au moins 3 % de l’autre son.
6. En réalité, il y a deux cloches qui produisent en même temps le même
son. Les deux cloches sont séparées de la distance D. À certains
endroits, le son perçu par un auditeur paraît très atténué. Quel est ce
phénomène ? Expliquer à l’aide d’un schéma ce phénomène.
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.

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3!
Exercice 3 : Le laser (5 points)
On étudie dans cet exercice, un laser. Le laser est une émission stimulée de
lumière. Le laser étudié utilise une transition électronique d’énergie
E = 1,96 eV (1 eV = 1,60.10-19 J). On rappelle que l’énergie E d’un photon est
liée à sa fréquence f par la relation E = h × f où h est la constante de Planck
de valeur h = 6,63.10-34 J.s. La célérité de la lumière est c = 3,00.108 m.s-1.
1. Expliquer en quelques lignes le principe de l’émission stimulée du
laser.
2. Donner deux des principales propriétés du laser.
3. Déterminer la longueur d’onde émise par le laser. À quel domaine
spectral la lumière émise par ce laser appartient-elle ?
4. La lumière émise par le laser présente notamment un aspect
ondulatoire. Décrire une expérience permettant de mettre cet aspect
en évidence.
5. Quel autre aspect la lumière présente-t-elle ? Quelle expérience
permet de mettre en évidence ce deuxième aspect ?