Septembre

Epreuve ecrite
Nu m e ro d ' ordre du cand idat
Examen de fin d'Hudes secondaires 2009
Sections: Be
Branche: PHYSIQUE
page 1
...
L Tir oblique [9]
__ ._==c=... - - .
2m
180 m
200 m
La figure (qui n'est pas tracee al'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 V que Ie joueur
o
doit communiquer ala 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]
rr, Satellites [12] i~
Un satellite de la Terre a un mouvement geocentrique circulaire a I'altitude h = 800)111: Sa trajectoire
passe ala 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 al'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]

Epreuve ecrite
Examen de fin d'etudes second aires 2009
Nu m e r o d 'ordre du candidat
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 ases 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 ala 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} 1800m 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 a10 Bq? [2.]
Extrait du tableau periodique des elements: 13AI 148i 15 P 16
8
1701 lsAr

Releve des principales constantes physiques
,.----
Grandeur physique Symbole
usuel Valeur
numerioue
Unite
mol Constante d'Avogadro NA (ou L) 6,022.1023
Constante molaire des gaz parfaits R 8,314
JK mol'
Con stante de gravitation K (ou G) 6,673.10-11 N m'
kg"
Constante electrique pour Ie vide
k=_I_
41t80 8,988.109
Nm
2 c-2
I Celerite de la lurnieredans Ie vide c 2,998.108 ms
-
Hrn
Perrneabilite du vide
J.lo
41t-l0-7
Perrnittivite du vide 1
80 = - -
J.l
oC 2 8,854-10-12
Fm-
I
Charge elementaire e 1,602.10-19 C
kg
u
MeV/c2
Masse au repos de l'electron me 9 1094.10-31
,
5,4858-10-4
0,5110
Masse au repos du proton mp 1,6726.10-27
1,0073
938,27
kg
u
MeV/c
2
Masse au repos du neutron mn 1 6749-10-27
,
1,0087
939,57
kg
u
MeVM
Masse au repos d'une particule a
rna
6,6447.10-27
4,0015
3727,4
kg
u
MeV/c2
Constante de Planck h
6626-10-
34
, J s
m"
m
eV
Constante de Rydberg de I'atome d'hydrogene RH 1,097.107
Rayon de Bohr rl (ou ao) 5292-10-11
,
Energie de l'atome d'hydrogene dans l'etat fondamental E1 -13,59
Grandeurs Iiees ala Terre et au Soleil
(elles peuvent
dependre du lieu ou du temps) Valeur utilisee
sauf
indication contraire
Composante horizontale du champ magnetique terrestre Bh 2.10-5 T
Acceleration de la pesanteur ala surface terrestre g 9,81 m s-"
Rayon moyen de la Terre R 6370 km
Jour sideral T 86164 s
Masse de la Terre MT 5,98-1024 kg
Masse du Soleil Ms 1 99_1030
, kg
Conversion d'unites en usage avec Ie SI
1 angstrom = 1 A= 10-10 m
1 electronvolt = 1
eV= 1,602.10-19 J
1 unite de masse atomique = 1 u = 1,6605.10-27
kIF;= 931,49 MeV/c
2

( (
groupes principaux
TABLEAU PERIODIQUE DES ELEMENTS
groupes principaux
I II I I III I IV I V VI VII VIII
1,0 4,0
H He
1 2
6,9 9,0 10,8 12,0 14,0 16,0 19,0 20,2
Li Be B C N 0 F Ne
3 4 5 6 7 8 9 10
23,0 24,3 groupes second aires 27,0 28,1 31,0 32,1 35,5 39,9
Na
Mg AI 5i P 5
CI Ar
11 12 III IV V VI VII VIII I II 13 14 15 16 17 18
39,1 40,1 45,0 47,9 50,9 52,0 54,9 55,8 58,9 58,7 63,5 65,4 69,7 72,6 74,9 79,0 79,9 83,8
K Ca 5c Ti V Cr Mn Fe Co
Ni Cu Zn
Ga Ge
As 5e Br
Kr
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
85,5 87,6 88,9 91,2 92,9 95,9 (97) 101,1 102,9 106,4 107,9 112,4 114,8 118,7 121,8 127,6 126,9 131,3
Rb 5r V
Zr Nb
Mo Tc Ru Rh Pd
Ag
Cd In 5n 5b Te I Xe
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
132,9 137,3 175,0 178,5 180,9 183,9 186,2 190,2 192,2 165,1 197,0 200,6 204,4 207,2 209,0 (209) (210) (222)
Cs Ba
Lu
Hf
Ta W Re Os Ir Pt Au
H9
TI Pb
Bi
Po At
Rn
55 56 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
(223) 226,0 (260) (261 ) (262) (266) (264) (269) (268)
Fr Ra Lr Rf
Db
59
Bh
Hs Mt
87 88 103 104 105 106 107 108 109
lanthanides
actinides
138,9 140,1 140,9 144,2 (145) 150,4 152,0 157,3 158,9 162,5 164,9 167,3 168,9 173,0
La Ce
Pr Nd
Pm
5m
Eu Gd Tb
Dy
Ho Er Tm Vb
57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70
227,0 232,0 231,0 238,0 237,0 (244) (243) (247) (247) (251 ) (254) (257) (258) (259)
Ac
Th Pa
U Np
Pu
Am Cm
Bk Cf
Es Fm Md No
89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102

1-
I I !+I I I
I , I I r
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