CLASSE PREPARATOIRE Cochez la (les) case(s) - Groupes 1-2

CLASSE PREPARATOIRE
Sections : Kiné – Manip – Ergo – Orthop
Concours Blanc n°12 Date : 21 / 01 / 2015
Matière : PHYSIQUE
Durée de l'épreuve : ........................................ Kiné / Manip : 1 h
......................................................................... Ergo : 20 min (indicatif)
......................................................................... Orthop : 2 h
Cochez la (les) case(s) correspondant à la réponse que vous pensez juste.
La note d’une question est attribuée uniquement si seules toutes les bonnes réponses sont cochées.
CALCULATRICE NON AUTORISÉE
Etudiant(e)s en Ergo : vous composerez uniquement sur les questions 02 – 05 – 07 – 09 – 15 – 20 (6 points).
Question n°01
Parmi les propositions suivantes, la(es)quelle(s) est (sont) vraie(s) ?
La cohésion de la matière :
Aà l'échelle atomique est assurée par l'interaction gravitationnelle.
Bà l'échelle astronomique est assurée par l'interaction forte.
Cà l'échelle du noyau est assurée par l'interaction forte.
Dà l'échelle humaine est assurée par l'interaction électromagnétique.
Eaucune affirmation correcte
Question n°02
On définit comme système un point appartenant à la carrosserie d'une voiture se déplaçant en ligne droite
horizontale. Sont représentées ci-dessous les variations de la vitesse vx en fonction du temps.
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Parmi les propositions suivantes, la(es)quelle(s) est (sont) vraie(s) ?
Aentre 0 et 165 s , le mouvement est accéléré.
Bentre les dates 120 s et 165 s , la voiture est à l'arrêt.
Centre 165 s et 210 s , le mouvement est décéléré.
Dentre 260 s et 285 s , le mouvement est accéléré.
Eentre 285 s et 330 s , le mouvement est rectiligne.
Question n°03
Modélisation de la chute libre
Il s'agit de retrouver des résultats avancés par Galilée concernant la chute verticale dans l'air d'un boulet sphérique
en fer, lâché sans vitesse initiale.
Extrait n°1 : « partant du repos, les corps lourds accélèrent continuellement […]. Si on définit des temps égaux
quelconques, aussi nombreux qu'on veut, et si on suppose que, dans le premier temps, le mobile, partant du repos, a
parcouru tel espace, par exemple une aune [1,14 m], pendant le second temps, il en parcourra trois, puis cinq
pendant le troisième […] et ainsi de suite, selon la suite des nombres impairs. »
Le référentiel d'étude est terrestre. On considère qu'au voisinage d'un point de la surface terrestre le champ de
pesanteur est uniforme dont la norme g sera prise égale à 10 m.s–2 .
On néglige l'action de l'air sur le boulet.
Parmi les propositions suivantes, la(es)quelle(s) est (sont) vraie(s) ?
AOn peut remplacer « continuellement » dans le texte de Galilée par « uniformément ».
BLe référentiel terrestre peut être considéré galiléen car on néglige les forces de frottement de l'air.
On repère le corps en chute libre par son abscisse x(t) sur un axe vertical descendant ayant pour origine le point de
lâcher de l'obus. On donne
x(t) = 1
2g
(
t−t0
)
2
.
COn définit la suite numérique un par un = x(tn) où tn = t0 + n Δt , Δt étant une durée donnée et n un
entier naturel. Pour vérifier l'observation de Galilée, il faudrait montrer que (un+1 – un) est un
multiple impair de u1 .
Extrait n°2 : « Cherchons à savoir combien de temps un boulet, de fer par exemple, met pour arriver sur la Terre
d'une hauteur de cent coudées [une coudée = 57 cm]. Aristote dit qu'une « boule de fer de cent livres [unité de
masse], tombant de cent coudées, touche terre avant qu'une boule d'une livre ait parcouru une seule coudée », et je
vous dis, moi, qu'elles arrivent en même temps. Des expériences répétées montrent qu'un boulet de cent livres met
cinq secondes pour descendre de cent coudées. »
DLes propositions suivantes : « la durée de chute est indépendante de la masse » et « la durée de
chute augmente quand la masse du boulet augmente » correspondent respectivement à la théorie
de Galilée et Aristote.
ELa durée de la chute calculée à partir de cette formule est inférieure de plus d'une seconde à celle
trouvée par Galilée.
Question n°04
Un véhicule de masse m = 1000 kg , assimilé à un point matériel, roule à 83,5 km.h-1 sur une route rectiligne en
pente descendante, faisant un angle de 4,0° avec l'horizontale. A partir d'une position A de la voiture, le conducteur
freine brutalement. Il s'arrête à la position B au bout de 50,0 m.
Données : g = 10 m.s–2
(
83,5
3,6
)
2
=540
sin 4,0 =7,0 .10−2
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Calculer la valeur de la force de freinage
⃗
f
, considérée comme constante et parallèle au déplacement
pendant tout le freinage.
A B C D E F
6,1 N 6,1 kN 5400 N 5,4 N 15,2 kN autre réponse
Question n°05
Un satellite de la Terre a une trajectoire circulaire dans le référentiel géocentrique dont le centre est le centre de la
Terre. Le satellite n'est soumis qu'à l'attraction gravitationnelle de la Terre.
On rappelle que la Lune tourne autour de la Terre en suivant une trajectoire considérée circulaire de rayon égal à
3,84.108 m et que la période de ce mouvement est de 29,5 jours.
Aide aux calculs :
(
7,15
3,84
)
1,5
=2,54
(
3,84
7,15
)
1,5
=0,39
29,5 ×2,54 =75
29,5 ×0,39 =11,5
Parmi les propositions suivantes, la(es)quelle(s) est (sont) vraie(s) ?
ALa valeur de la vitesse du satellite est constante.
BLa valeur de l'accélération du satellite dans le référentiel d'étude est nulle.
CLa norme de la vitesse dépend de la masse du satellite et de la distance du satellite au centre de la
Terre.
DLa période de révolution ne dépend que de la masse de la Terre et de l'altitude du satellite.
ELe satellite ERS (European Resource Sensing) est à 7,15.106 m du centre de la Terre.
Sa période de révolution est inférieure à 1 heure.
Question n°06
La nébuleuse de la Lyre est située à une distance dR de 42.103 années-lumière du Soleil, cette distance étant mesurée
dans le référentiel héliocentrique. On considère cette nébuleuse fixe par rapport au Soleil. Une sonde voyage à une
vitesse de valeur constante et en ligne droite pour aller du Soleil à la nébuleuse de la Lyre. Une horloge, à bord de la
sonde, indique une durée du voyage ΔTS égale à 20 000 ans.
Le référentiel héliocentrique et celui lié à la sonde sont considérés galiléens.
La vitesse de la sonde dans le référentiel héliocentrique s'exprime par :
A B C D E
v=dR.c
√
ΔTS
2.c2+dR 2
v=
√
dR.c
ΔTS
2.c2+dR 2
v=dR
√
ΔTS
2.c2+dR 2
v=c
ΔTS
2.c2+dR 2
v=c
ΔTS.d R
Question n°07
L’entrée des rayons cosmiques dans la haute atmosphère génère une pluie de particules, notamment des muons. Ces
particules ne sont pas stables : celles fabriquées en laboratoire se désintègrent en une durée maximale de 10 μs
environ. Pourtant, on estime que les muons traversant l’atmosphère à une vitesse proche de celle de la lumière,
doivent « vivre » au moins 0,1 ms , puisque nous les détectons au niveau du sol.
Leur vitesse minimale v , par rapport à la célérité c de la lumière dans le vide, est donc :
A B C D E F
v=
√
0,09 c
v=
√
0,9 c
v=
√
0,99 c
v=
√
0,999 c
v=
√
0,9999 c
Aucune réponse exacte
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Question n°08
On considère une pile de force électromotrice E = 6 V et de résistance r = 1 Ω .
La puissance utile fournie par cette pile au reste du circuit est Pu = 2,75 W .
Calculer l'intensité (en A) du courant débité par cette pile.
A B C D E F
0,10
0,28 0,38
0,50
0,62 Aucune réponse exacte
Question n°09
On a étudié expérimentalement la tension UPN aux bornes d'une pile lorsqu'elle débite un courant d'intensité I.
On a regroupé les résultats des mesures dans le tableau ci-dessous :
UPN (en V)
4,40
4,30
4,20
4,10
4,00
3,90
I (en mA) 67 133 200 267 333 400
On dispose de deux conducteurs ohmiques identiques de résistance
R = 37 Ω.
On associe ces deux conducteurs ohmiques en dérivation.
On relie cette association à la pile précédente comme l'indique le schéma ci-contre.
Calculer l'intensité I (en mA) du courant débité par la pile lorsqu'elle alimente l'association des deux
conducteurs ohmiques.
A B C D E F
105 150 175 200 225 Aucune réponse exacte
Document et données relatifs aux questions 10 et 11.
Document. En France, si tous les véhicules routiers devenaient électriques, combien faudrait-il mobiliser de
nouvelles centrales pour répondre à la demande ?
Consommation des transports
En France, en 2011, la consommation d'énergie annuelle
des transports est de 54 millions de tonnes équivalent
pétrole (54 Mtep) soit, à énergie finale constante, environ
630 TW.h (puisque 1 tep correspond à 11 600 kW.h) .
Sur ces 54 Mtep, les transports aérien et maritime
consomment environ 5 Mtep. Le reste, soit près de 50 Mtep
(environ 550 TW.h), est consommé par les transports
terrestres.
Les véhicules des particuliers représentent environ 50 % de
cette consommation, soit 225 TW.h .
Moteur thermique ou moteur électrique ?
Un moteur thermique a un rendement moyen de l'ordre de 20 %
sur le carburant consommé, alors qu'un moteur électrique a un
rendement de 80 % sur l'électricité utilisée, mais... le stockage
de l'électricité fait perdre environ 20 % de l'électricité produite,
alors que le stockage du carburant ne consomme rien en
première approximation.
Les pertes de distribution de l'électricité sont de 8 % (de la
centrale à la prise basse tension) pour l'électricité ; elles sont de
l'ordre de 2 % à 3 % pour les carburants.
D'après Jean-Marc Jancovici, ingénieur conseil spécialisé
dans le changement climatique, www.manicore.com
Données :
•production annuelle d'un réacteur nucléaire : 10 TW.h .
•on suppose qu'actuellement, la production électrique française couvre complètement les besoins en
électricité.
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Question n°10
Le rendement (arrondi à la dizaine de %) de la « chaîne électrique » et de la « chaîne carburant » sont
respectivement de :
A B C D E F
50 % et 40 % 40 % et 50 % 20 % et 50 % 60 % et 40 % 60 % et 20 % Aucune réponse exacte
Question n°11 (suite)
Combien de réacteurs nucléaires faudrait-il approximativement mobiliser pour alimenter tous les véhicules
électriques qui remplaceraient les véhicules routiers thermiques français ?
A B C D E F
une dizaine une vingtaine une cinquantaine une soixantaine une centaine > 100
Question n°12
Dans un radiateur à bain d'huile, des conducteurs ohmiques chauffent l'huile qu'il contient. En refroidissant, cette
huile fournit de l'énergie thermique à la pièce dans laquelle se trouve le radiateur.
On considère un radiateur contenant 5,0 L d'huile portée à une température de 50 °C. On coupe l'alimentation du
radiateur. Au bout d'un certain temps, l'huile est à la température de la pièce. L'énergie thermique transférée est de
2,0.102 kJ .
Données : chuile = 2,0.103 J.kg–1.K–1 ; dhuile = 0,80 ; ρeau = 1,00 kg.L–1
Quelle est (en °C) la température de l'huile lorsqu'elle atteint celle de la pièce ?
A B C D E F
15 20 25 30 45 Aucune réponse exacte
Question n°13
Un des murs d’une maison a une superficie S. Comme il est en contact avec le milieu extérieur, il est d’abord
constitué d’une épaisseur e de béton, de conductivité thermique λ. L’isolation thermique du mur est réalisée par un
panneau en polystyrène extrudé d’épaisseur e’ , collé sur toute la surface du mur extérieur. La résistance thermique
du polystyrène extrudé est λ' . La résistance thermique totale de l’ensemble {mur+polystyrène} est :
A B C D
Rth ,totale =1
S
(
e
λ
+e'
λ '
)
Rth ,totale =S
(
e . e '
λ e ' + λ ' e
)
Rth ,totale =S
(
λ
e+
λ '
e '
)
Rth ,totale =1
S
(
λ . λ '
λ e '+ λ ' e
)
Question n°14 (suite)
On donne : ΔΘ = 20 °C ; S = 20 m2 ; e = 50 cm ; e' = 6,0 mm ; λ = 2,0 W.°C.m–1 ; λ' = 0,030 W.°C.m–1 .
Quelle est approximativement la valeur (en W) du flux thermique total ?
A B C D E
0,020
20 50 900 3000
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