Septembre

Epreuve ecrite
Examen de fin d'Hudes secondaires 2009
Sections: Be
Branche: PHYSIQUE
Nu m e r o d ' ordre d u cand idat
page 1
L Tir oblique [9]
__._==c=...
-
-
.
2m
180 m
200 m
...
La figure (qui n'est pas tracee a l'echelle) schematise un parcours de golf. Le joueur desire envoyer la
balle dans le trou situe en contrebas et marque par un drapeau. Le green (pelouse amenagee autour du
trou) est borde par un rideau d'arbres.
1) Ecrire (sans les etablir) les equations parametriques du mouvement de la balle dans un repere
approprie et en deduire I'equation cartesienne de sa trajectoire. [4]
2) Sachant que l'angle de tir vaut 32,84°, determiner la valeur de la vitesse initiale Vo que Ie joueur
doit communiquer a la balle, s'il desire que celle-ci passe toutjuste au-dessus des cirnes des arbres
et tombe directement dans le trou sans rouler. [1]
3) Calculer la hauteur des arbres. [2]
[12]
i~
Un satellite de la Terre a un mouvement geocentrique circulaire a I' altitude h = 800)111: Sa trajectoire
passe a la verticale du pole Nord.
1) Preciser la nature du mouvement du satellite. La justifier. [3]
2) Etablir l'expression litterale de l'intensite du champ de gravitation G Ii l'altitude h :
a) en fonction de la masse terrestreM et du rayon terrestreR; [2]
b) en fonction de l'intensite du champ de gravitation Go a l'altitude ho = o. [1]
3) Calculer pour ce satellite les valeurs numeriques :
a) de la vitesse; [2]
b) de la periode de revolution. [2]
4) Ce satellite survole-t-il toujours les memes lieux de la surface terrestre ? Justifier la reponse. [2]
rr, Satellites
Epreuve ecrite
Nu m e r o d 'ordre du candidat
Examen de fin d'etudes second aires 2009
Sections: Be
Branche: PHYSIQUE
page 2
ill. Oscillateur meeanique [12]
1) Etablir l'equation differentielle du mouvement d'un pendule elastique horizontal en I'absence de
frottement. [6]
2) Verifier qu'une equation sinusoidale du temps est une solution de I'equation differentielle. [2]
Grace a ses organes sensoriels localises dans leurs jambes, les araignees sont capables de detecter les
vibrations provoquees par leur proie dans la toile d'araignee. Considerer un insecte de 1 g piege dans la
toile et qui la fait vibrer avec une frequence de 15 Hz.
3) Quelle est la constante de raideur de la toile d'araignee, si on considere cette derniere comme un
ressort elastique ?
[2.]
4) Quelle serait la frequence d' oscillation causee par un insecte de 2 g capture dans la toile? [2.]
IV. Relativite restreinte
[3x4=12]
1) Pour un astronaute qui se deplace a la vitesse 0,8·c par rapport ala Terre (consideree comme un
referentiel d'inertie), la periode d'oscillation d'un pendule mesuree dans son vaisseau spatial est de
2,4 s. QueUe est la periode d'oscillation mesuree par un observateur sur la Terre?
a) 1,4 s
b) 3 s
c) 4 s
d) 3,5 s
2) On observe a2000 m d'altitude des particules qui penetrent dans I'atmosphere terrestre ala vitesse
0,9·c. Pour la particule, quelle distance la separe du niveau de la mer?
a) 2000 m
b) 872 m
c} 1800 m
d) 827 m
3) Vrai ou faux? Justifier chaque fois la reponse !
Pour un photon
a) on ne peut pas definir une quantite de mouvement, car sa masse est nulle ;
b) son energie est nulle, car sa masse est nulle ;
c) la quantite de mouvement est donnee par Ie rapport de son energie et de la celerite de la lumiere.
V. Radioaetivite [15]
1) Etablir la loi de decroissance radioactive. [5]
2) Definir l'activite d'une source radioactive. [2]
3) Un laboratoire possede aun instant donne un echantillon de 2 g de phosphore ~;p pur (masse
molaire: 31,974 glmol) dont la demi-vie est de 14,2 jours. Le phosphore se desintegre par
I'emission d'un electron.
a) Etablir l'equation de desintegration. [JJ
b) Calculer Ie nombre de noyaux presents au depart. [2.]
c) Calculer Ie nombre initial de desintegrations par seconde. [2.]
d) Quelle sera I' activite de I'echantillon apres une duree de 142 jours? [1]
e) Combien de temps faudra-t-il attendre avant que I'activite devienne inferieure a 10 Bq? [2.]
Extrait du tableau periodique des elements: 13AI
148i
15 P
168
1701
lsAr
Releve des principales constantes physiques
,.---­
Symbole
usuel
Grandeur physique
Valeur
numerioue
Unite
Constante d'Avogadro
Constante molaire des gaz parfaits
Constante de gravitation
N A (ou L)
R
K (ou G)
6,022.10 23
8,314
6,673.10- 11
JK mol'
N m' kg"
Constante electrique pour Ie vide
k=_I_
41t80
8,988.10 9
Nm 2 c­2
2,998.10 8
41t-l0-7
ms-
Hrn
8,854-10- 12
Fm- I
1,602.10- 19
9 ,1094.10-3 1
5,4858-10-4
0,5110
1,6726.10-27
1,0073
938,27
1,6749-10- 27
1,0087
939,57
6,6447.10-27
4,0015
3727,4
34
6626-10,
7
1,097.10
11
5292-10,
-13,59
C
kg
u
MeV/c2
kg
u
MeV/c2
kg
u
MeVM
kg
u
MeV/c2
Js
I Celerite de la lurniere dans Ie vide
c
Perrneabilite du vide
J.lo
Perrnittivite du vide
1
8 0 = ­ -2
J.l oC
Charge elementaire
Masse au repos de l'electron
e
me
Masse au repos du proton
mp
Masse au repos du neutron
mn
Masse au repos d'une particule a
rna
Constante de Planck
Constante de Rydberg de I'atome d'hydrogene
Rayon de Bohr
Energie de l'atome d'hydrogene dans l'etat fondamental
h
RH
rl (ou ao)
E1
Grandeurs Iiees a la Terre et au Soleil
(elles peuvent dependre du lieu ou du temps)
Composante horizontale du champ magnetique terrestre
Acceleration de la pesanteur a la surface terrestre
Rayon moyen de la Terre
Jour sideral
Masse de la Terre
Masse du Soleil
=1
A= 10-
10
m"
m
eV
Valeur utilisee sauf
indication contraire
Bh
g
R
T
MT
Ms
2.10- 5
9,81
6370
86164
5,98-1024
1,99_1030
Conversion d'unites en usage avec Ie SI
1 angstrom
1 electronvolt
1 unite de masse atomique
mol
m
= 1 eV= 1,602.10-19 J
= 1 u = 1,6605.10-27 kIF;= 931,49 MeV/c2
T
m s-"
km
s
kg
kg
(
(
TABLEAU PERIODIQUE DES ELEMENTS
groupes principaux
groupes principaux
I
II
I
I
III
I
IV
I
V
VI
VII
He
H
1
6,9
Be
Ca
K
19
85,5
5
27,0
groupes second aires
Mg
12
40,1
20
87,6
12,0
6
28,1
AI
IV
III
45,0
47,9
5c
21
88,9
V
50,9
Ti
22
91,2
VI
52,0
Cr
V
23
92,9
24
95,9
VII
54,9
55,8
58,9
58,7
Fe
Co
Ni
26
101,1
27
102,9
28
106,4
Mn
25
(97)
I
II
63,5
65,4
VIII
13
69,7
Cu
Zn
Ga
29
107,9
30
112,4
31
114,8
14,0
7
31,0
5i
14
72,6
Ge
32
118,7
Br
Kr
36
131,3
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
5n
5b
40
178,5
41
180,9
42
183,9
43
186,2
44
190,2
45
192,2
46
165,1
47
197,0
48
200,6
49
204,4
50
207,2
51
209,0
Hf
Ta
W
72
(261 )
73
(262)
74
(266)
Fr
Ra
Lr
87
88
103
138,9
La
lanthanides
57
227,0
actinides
Ac
89
Rf
104
Db
59
Bh
Ir
Os
76
(269)
Hs
77
Pt
Au
80
81
82
162,5
164,9
Ho
140,1 140,9
144,2
(145)
150,4
152,0
157,3
158,9
Pr
Nd
Eu
Gd
Tb
59
231,0
60
238,0
Th
90
Pa
91
U
92
61
237,0
Np
93
62
(244)
Pu
94
Po
83
84
167,3
168,9
173,0
Er
Tm
Mt
109
58
232,0
Bi
Te
52
(209)
(268)
108
5m
Pb
79
107
Pm
TI
H9
78
106
Ce
105
Re
75
(264)
63
(243)
Am
95
64
(247)
Cm
96
65
(247)
Bk
97
Dy
66
(251 )
Cf
98
67
(254)
Es
99
68
(257)
Fm
100
Ar
18
83,8
35
126,9
V
Lu
17
79,9
5e
39
175,0
71
(260)
CI
5
16
79,0
Ne
10
39,9
34
127,6
5r
Ba
F
9
35,5
As
38
137,3
56
226,0
8
32,1
2
20,2
33
121,8
Rb
Cs
19,0
0
P
15
74,9
37
132,9
55
(223)
16,0
N
C
B
4
24,3
Na
11
39,1
10,8
9,0
Li
3
23,0
VIII
4,0
1,0
69
(258)
Md
101
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70
(259)
No
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