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ETIQUETTE 2) 6)
3) 7)
4) 8)
EXAMEN DE PHYSIQUE Q1– Pharma – Bio - Biomed – JUIN 2016 – UMONS
Consignes : ne pas détacher les feuilles – répondre uniquement dans les
cadres prévus – utiliser g = 10 m/s2 – indiquez votre nom sur les
feuilles de brouillon. Justifiez vos réponses (sauf pour le Vrai/Faux).
Question 1 :
Un homme place une barre homogène de 2 m de long et de masse égale à
20 kg au dessous d’une grosse pierre de 250 kg pour soulever la
pierre (voir schéma). Quelle force F devra-t-il fournir ? Quelle sera
la force exercée par le support S sur la poutre ?
Les forces minimales à fournir correspondent aux forces qui gardent le
système à l’équilibre statique :
Equation des forces selon la verticale (on suppose la force positive si elle
est dirigée vers le bas) :
0
bSp
FPF P 
où Pb = poids de la barre, Fs = force du support et Pp = poids de la pierre.
L’équation des moments de forces donne (convention utilisée : négatif pour
le sens anti-horlogique et positif pour le sens horlogique ; le point
d’application de FS est pris comme centre de rotation):
1.8 0.8 0.2 0
bp
FPP  
La résolution de ces deux équations donne :
F = 189 N
FS = 2889 N.
S

Question 2 :
Un hypermétrope (dont le globe oculaire mesure 2.5cm) doit utiliser des
lunettes de focale f = 45 cm, disposées 1.5 cm devant son cristallin
(pour pouvoir lire à 25 cm). Quelle est alors la focale de son
cristallin ?
S’il ne porte pas ses lunettes, où se forme l’image d’un objet situé à
25 cm de son œil ?
Elaborons le schéma optique :
f
c
f
L
p
L
q
L
1.5cm
q
c
=2.5cm
p
c
25cm
Dans le cas où la personne porte ses lunettes, l’équation par rapport aux
lunettes donne :
111
LL L
p
qf
 avec pL = 25 – 1.5 = +23.5 cm et fL = +45 cm.
On en déduit que qL = -49.2 cm. Par rapport au cristallin, on a
111
cc c
p
qf
 avec pc = |qL| + 1.5 cm et qc = +2.5 cm.
On en déduit que fc = +2.38 cm.
f
c
p
L
=25cm q
c
Sans lunettes (et supposant que le cristallin garde la même distance focale),
111
cc c
p
qf
 avec pc = +25 cm et fc = +2.38 cm. D’où qc = +2.63 cm.

Question 3 :
Les reins peuvent être modélisés par un circuit de 3 1014 pores en
parallèle. Sachant qu’un pore présente un rayon de 6 10-9 m, une longueur
de 40 10-9 m et que la viscosité du mélange sang-urine contenu dans les
reins est de 1.4 10-3 N s/m2, calculez la résistance à l’écoulement d’un
pore. La perte de charge P vaut 1500 Pa, calculez le débit total de
sang dans les reins.
Pour un pore, on aura une résistance à l’écoulement de
23
4
81.1 10 Pa.s/m³
eL
RR
Les pores étant mis en parallèle, on a
14
14
310 fois
111 310
...
tot e e e
RRR R
D’où
8
14 3.67 10 Pa.s/m³
310
e
etot R
R
et donc le débit sera donné par
6
4.09 10 m³/s
etot
P
QR  .

Question 4 :
On immerge complètement une bille d’acier dans de l’eau (sans qu’elle ne
touche le fond du récipient). Quelles sont la grandeur, la direction et
le sens de son accélération initiale (juste après l’avoir libérée) ? Même
question si l’on remplace l’eau par du mercure.
[acier = 8000 kg/m3, mercure = 13600 kg/m3]
La bille ressent deux forces dans l’eau : son poids P et la poussée
d’Archimède FA. On a donc (en prenant un axe de référence dirigé vers le
haut) par la 2e loi de Newton:
A eau bille bille bille
FP Vgmgma    .
L’accélération aura donc une direction verticale. Comme la bille est en
acier, si Vbille est le volume de la bille, on a bille acier bille
mV et donc
notre équation devient
eau bille acier bille acier bille
Vg Vg Va
D’où
18.75m/s²
eau acier eau
acier acier
gg
ag
 . L’accélération est donc dirigée vers
le bas.
Dans le cas où elle est immergée dans le mercure, un raisonnement
analogue mène à la formule :
17m/s²
mercure acier mercure
acier acier
gg
ag
. L’accélération est dirigée vers le
haut dans ce cas.

Question 5 :
Un fusil est pointé horizontalement vers une cible ponctuelle placée à
200 m. La cible est à la même hauteur que le fusil. Si la balle sort du
canon avec une vitesse de 500 m/s, de combien la balle ratera-t-elle sa
cible ? [on néglige les frottements]
De quel angle par rapport à l’horizontale faudrait-il incliner le fusil
pour toucher la cible ? [astuce : considérez le fusil comme un canon
devant tirer à une distance de 200m]
Nommons « x » l’axe horizontal et « y » l’axe vertical. Seule la force du
poids s’appliquant sur la balle, on a donc un MRU en x et un MRUA en y.
On fait coïncider l’origine des axes avec le bout du fusil.
La vitesse initiale étant horizontale, les équations du mouvement
donnent donc
500
x
t
2
2
gt
y
Lorsque la balle atteint le niveau de la cible, x = 200 m et donc ∆t =
0.4 s. On a donc y = - 0.8 m. La balle rate donc la cible de 0.8 m vers
le bas.
Pour toucher la cible, il faut incliner le fusil de telle manière que y =
0 quand x = 200 m. On peut alors utiliser la formule de la portée,
2
0sin2v
pg
 avec p = 200 m et v0 = 500 m/s. On en tire donc que
2
0
sin2 0.008
pg
v
 d’où 0.23
.