Q2- PHARMA-BIO-BIOMED – JUIN 2015 - Moodle

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ETIQUETTE 2) 6)
3) 7)
4) 8)
EXAMEN DE PHYSIQUE –Q2- PHARMA-BIO-BIOMED – 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 :
Où faut-il placer une charge électrique q par rapport à q1 et q2 pour
que la force résultante qu’elle subit soit nulle ?
Il faut que le champ électrique total soit nul. Ceci n’est possible
que sur l’axe reliant les deux charges q1 et q2, puisque c’est
seulement là que leurs champs électriques respectifs sont
parallèles.
Vu que les deux charges q1 et q2 sont négatives, les champs
électriques respectifs produits par ces deux charges ont même
direction et sens à gauche de q1 et à droite de q2. Par conséquent,
le champ électrique total ne peut pas être nul dans ces régions.
Au centre, les deux champs électriques sont opposés. Pour que le
champ électrique total soit nul, il suffit donc que les intensités
de ces deux champs soit égales. Si x est la distance entre le point
où le champ est nul et la charge q1 (x doit donc être positif), on a
12
22
(0,1 )
ee
qq
kk
xx
c’est-à-dire
22
14
(0,1 )xx
qui peut également
s’écrire sous la forme d’une équation du second degré
2
3 0, 2 0, 01 0xx  
.
Il y a deux solutions à cette équation : l’une est négative et donc
à rejeter (puisque x est une distance) l’autre vaut 0,0333 m = 3,33
cm. Il faut donc que la charge q soit à 3,33 cm à droite de la
charge q1.
q1=-1µC
q2=-4µC
10cm

Question 2 :
Une masse m attachée à un ressort oscille 4 fois par seconde. Lorsqu’on
lui ajoute une masse de 3 kg, elle oscille 2 fois par seconde. Que vaut
la masse m ? Que vaut la constante de rappel du ressort ?
Dans le cas où il n’y a que la masse m, on a donc une fréquence de
4 H z
m
f
et on a
2
mm
k
fm
.
Dans le deuxième cas, on a une masse m+3 et une fréquence correspondante
de
32 H z m
f
avec
33
23
mm
k
fm
.
On a donc un système de deux équations à résoudre :
24
22 3
k
m
k
m
dont la solution est
1 kgm
et
63 2 N /mk
.

Question 3 :
Un fût est rempli de
134
55Cs
qui se désintègre graduellement en
134
56 Ba
. De
quel type de désintégration s’agit-il ? Sachant qu’après 10,325 ans il
reste 5 kg de
134
55Cs
, calculez combien de moles de
134
55Cs
le fût 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
ln 2 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 extracellulaire 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 m V
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 :
Expliquez le phénomène d’amplification du son produit au niveau de
l’oreille moyenne.
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