Premier devoir commun de seconde (2003-2004).

Premier devoir commun de seconde (2003-2004).
Epreuve de physique (durée 2h).
Tout document interdit.
L’usage des calculatrices scientifiques à mémoire est autorisé.
Les résultats numériques doivent être précédés d’un calcul littéral.
La présentation et la rédaction font partie du sujet et interviennent dans la notation.
Exercice 1 :
1. En considérant que le noyau d’un atome est une sphère de rayon r =10-15m, calculez son volume v.
l’atome lui-même, électrons compris est assimilable à une sphère de rayon R =10-10m, calculez son
volume V.
2.
a. Calculez le rapport v/V des deux volumes précédents. Que peut-on conclure ?
b. Montrez qu’il n’était pas nécessaire de calculer numériquement v et V pour obtenir la valeur de
v/V.
3. Notre galaxie, la voie lactée, est constituée d’environ 10 milliards d’étoiles réparties dans un volume
d’environ 1039km3. En considérant que chaque étoile occupe un volume d’à peu prés 1017km3, calculez
le rapport du volume total des étoiles au volume de la galaxie.
4. En considérant que l’univers est une sphère de rayon 1025m qui renferme 10 milliards de galaxies,
calculez le rapport du volume occupé par les galaxies à celui de l’univers observable. On admet que le
volume d’une galaxie est environ le même que celui de la Voie lactée. Que peut-on conclure ?
Donnée : Volume d’une sphère (4/3).π.R3.
Exercice 2 : Un camion circulant sur une route rectiligne et horizontale transporte sur son plateau un pain de
glace de 10kg. Le camion roule à vitesse constante. Le pain de glace reste au repos par rapport au plateau du
camion.
1.
a. La route est prise comme référentiel, que peut-on dire du mouvement du pain de glace dans ce
référentiel ?
b. En déduire que le pain de glace est soumis à des forces qui se compensent. Justifier votre
réponse.
c. Analyser les forces qui s’exercent sur le pain de glace. Représenter le pain de glace par un
parallélépipède et faire figurer les forces trouvées en utilisant l’échelle de 1cm pour 20daN.
(Donnée g = 10N.kg -1).
2. Le pain de glace étant placé au milieu du plateau, le chauffeur freine. Les forces qui s’exerçaient sur le
pain de glace restent inchangées. Que se passe-t-il ? Justifier la réponse.
3. En déduire l’intérêt de la ceinture de sécurité pour les passagers d’une automobile.
Exercice 3 :
1. Donner l’expression littérale de la force gravitationnelle qui s’exerce sur un corps de masse m placé au
niveau du sol de la terre.
2. Ecrire la formule littérale du poids d’un corps de masse m.
3.
a. Comparer la force gravitationnelle et le poids, en déduire l’expression de l’intensité de la
pesanteur g au niveau du sol, en fonction de la constante de gravitation universelle G.
b. Calculer g, pour cela on donne : mT=5,98.1024kg RT=6380km G=6,67.10-11 (SI)
4. Appliquer le résultat du 3. a. pour calculer l’intensité de la pesanteur à la surface de Mars.
On donne mM=6,40.1023kg
RM=3390km.
Exercice 4 : On laisse tomber une pierre dans un puit de mine. La durée de chute est de 9s. On néglige l’action
de l’air.
1. Quelle est la profondeur du puit ?
2. Quelle est sa vitesse au fond du puit ?
3. Quelle est sa vitesse à mi-parcours ?
Données : g =9,8 unités SI