v - Moodle

1) 5)
ETIQUETTE 2) 6)
3) 7)
4) 8)
EXAMEN DE PHYSIQUE – MEDECINE – JUIN 2015 – 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.
Question 1 :
De l’eau s’écoule sans frottements dans une canalisation, avec un débit
de 12 litres par minute. Au point A, la canalisation a un rayon de 1 cm
et la pression est de 5000 Pa. Calculez la vitesse de l’eau en A. Au
point B, situé 10 cm plus bas, la pression vaut 1700 Pa. Que vaut la
vitesse en B. Que vaut le diamètre de la canalisation au point B?
Le débit vaut Q = 12 L/min = 2 10-4 m³/s.
En utilisant la définition du débit, on a
20,637 m/s
AA
Q
vr
 .
Comme B est situé 10 cm plus bas, on peut poser hA = 0,1 m et hB = 0 m.
Par Bernoulli, on a
22
11
22
AA A BB B
vP gh vP gh
D’où
222 22 3 m/s
AA AB B
BvP ghP gh
v
.
Par conservation du débit, on peut en déduire le rayon au point B
3
4.610 m
BB
Q
rv
 .
Le diamètre vaut donc 0,0092 m.

Question 2 :
Lorsqu’un homme regarde un objet à l’infini, la focale de son cristallin
vaut 3,1 cm. Que vaut la focale de son cristallin lorsqu’il met au point
sur un objet situé à 25 cm ? On considère que l’homme a des yeux sains,
c’est-à-dire qu’il n’est ni myope, ni hypermétrope.
La même personne désire observer les détails de cet objet (toujours situé
à 25 cm du cristallin) avec une loupe de distance focale de 40 cm qu’elle
tient à 6 cm de son cristallin. Quelle sera la distance focale
qu’adoptera son cristallin pour qu’elle puisse voir l’objet de manière
nette dans ce cas ?
Dans le cas où l’homme regarde à l’infini, les rayons convergent vers le
foyer du cristallin qui correspond également à la rétine. On en déduit
que la taille de l’œil doit donc être de 3.1 cm.
Lorsqu’il met au point un objet à p = 25 cm, les rayons doivent toujours
converger vers la rétine donc q = 3.1 cm. On en déduit par
11 1
c
p
qf
que la distance focale du cristallin doit donc être dans ce cas de 2.76
cm.
Pour le cas de la loupe, on a, lorsque le rayon passe à travers la loupe
1111
25 6 40
loupe
qf  .
D’où l’image de l’objet après traversée de la loupe est à q = -36,19 cm
de la loupe. Cette image virtuelle est donc à 36,19 + 6 = 42,19 cm du
cristallin et sert d’objet pour le cristallin. Les rayons doivent se
focaliser sur la rétine, on a donc
111
42,19 3,1 c
f
d’où fc = 2.89 cm.

Question 3 :
Un fut est rempli de 134
55Cs qui se désintègre graduellement en 134 56
B
a. De
quel type de désintégration s’agit-il ? Sachant qu’après 10,325 ans il
reste 5kg de 134
55Cs , calculez combien de moles de 134 55Cs le fut contenait
initialement.
La demi-vie du 134
55Cs est de 2,065 ans.
C’est une désintégration avec émission d’un électron, c’est-à-dire une
désintégration beta-.
On a
1
1/2
ln2 0,33566 an
T
D’où, comme la loi de désintégration donne N(t) = N0e-λt, on a
qu’initialement
N0 = 5 e0,33566 . 10,325 = 160 kg.
Donc, en mole, on a que la quantité initiale est de 160000/134 = 1194 mol
de césium.

Question 4 :
Dans l’axone de calamar, les concentrations intra et extracellulaires de
Ca2+ sont respectivement de 0,0001 et 2,5 moles/m3. Calculez le potentiel
d’équilibre du Ca2+ à 298K. Sachant que le potentiel de repos de la
membrane est de -90 mV, décrivez les flux de Ca2+.
[kB = 1,38 10-23 J/K et e = 1,6 10-19 C]
Le potentiel d’équilibre est donné par la loi de Nernst :
0
ln 130 mV
B
i
c
kT
Vqc
Les flux sont donc
 Flux IC : du plus concentré vers le moins concentré c’est-à-dire de
l’extérieur vers l’intérieur
 Flux Ip : pour une charge positive, toujours vers le plus bas
potentiel (-90mV) c’est-à-dire vers l’intérieur.
Le flux total est donc entrant. Le Ca2+ est fortement en déséquilibre
puisque les deux flux sont entrants. Les pompes à ions doivent donc
ramener des ions Ca2+ vers l’extérieur.

Question 5 :
Deux chats tiennent en équilibre sur une poutre de masse négligeable
(voir schéma). La poutre mesurant 3,5 m, où faut-il placer le support
pour que le système soit à l’équilibre statique ? Que vaut la force
exercée par le support sur la poutre ? Si le chat 1 se déplace de 20 cm
vers le centre de la poutre, que devra faire le chat 2 pour que
l’ensemble reste en équilibre ?
1) Il faut que la force totale et le moment de force total soient
nuls : si N est la force exercée par le support sur la poutre, on a
Ftot = - PChat1 + N - Pchat2 = 0 d’où N = Pchat1 + Pchat2 = 70 N
Mtot = - PChat1 x + PChat2 (3.5 – x) = 0 d’où x = 1 m = distance entre
le Chat1 et la poutre.
2) Il faut que le chat 2 se déplace. Le moment de force total devant
être nul, si on prend comme centre de rotation le point
d’application de la force exercée par le support, on a
Mtot = - Pchat1 . 0,8 + Pchat2 . x’ = 0
D’où x’ = 2 m. Le chat 2 doit donc se rapprocher de 50 cm vers le
centre de la poutre.
Chat2,
M2=2kg
Chat1,
M1=5kg