01-examen1-physique-corrige-2016.pdf (187kb)

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Physique Corrigé examen1 Classe de 1reS
Fév 2016
Exercice 1 ( 2 pts ) Une loi de Newton ?
Exercice 2 ( 3 pts ) Loi de Coulomb
Exercice 3 (10 points) Mouvement circulaire uniforme
D’après la 3eme loi de Newton : phsouris/élé
F
r
= - iséléph/sour
F
r
alors en norme : Fsouris/éléph = Féléph/souris ce qui justifie la réponse de la souris
2pts
F = 2
q.q'k
r
; F’ =
()
2
2
2q.2q'k
r et donc F’ = F
3 pts
1. Vs = s’ = 12 m.s-1 ou s = Vs . t Î VS = 12 m.s-1
0,5 pt
2. θ’ = R
Vs = 2,0
12 = 6,0 m.s-1 1 pt
3. θ = θ’ .t Î θ = 6,0 t avec θ en rad ou θ = R
s = 2,0
12t = 6,0 t 4 0,5pt
4. θ’’ = 0 car θ’ = cte ou car le mvt est circ. uniforme 0,5 pt
5. *Le vecteur vitesse est toujours tangent à la trajectoire Î V
r
= VS. t u
r
= 12. t u
r
* nntt u.au.a a
r
r
r
+= or at = 0 car Mvt circ. uniforme et an = 0,2
144V2
=
R = 72 m.s-1
* Donc enfin n
u . 72 a r
r=
2,5 pts
6. f =
π
θ
2
|'| = 0,95 Hz 1 pt
7 * V = 22 yx VV + avec Vx = x’ = - 12 sin 6t et Vy = y’ = 12 cos 6t Î V = 12 m.s-1
* a = 22 yx aa + avec ax = vx’ = - 72 cos6t et ay = - 72 sin6t Î a = 72 m.s-2
* R = ? 1re méthode : trajectoire x2 + y2 = 4 cos2 6t + 4 sin2 6t = 4 Î R2 = 4 et R= 2,0 m
2eme méthode : mvt circ unif. Î a = an alors 72 = an = V2/ R et R = 2,0 m
On retrouve donc les valeurs de V , a et R et par suite la proposition est cohérente !!
4 pts

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EXERCICE 4 ( 11 points ) Étude de la décharge d’un condensateur
Exercice 5 (12 points ) Mouvement d’un solide sur un plan incliné
1. τ = R.C = 200.10.10-6 = 2,0.10-3 s ou 2,0 ms 1 pt
2.a.
2.b.
uC + uR = 0 (1)
uR = R.i et i = dq/ dt or q = C.uC Î uC + R.C . duc / dt = 0 est l’éq. différentielle
0,5 pt
1,5 pt
3.a.
3.b.
A tout t : uC + uR = 0 alors uC + R.i = 0 et i = - uC / R ; or à t = 0, uC(0) = E
Î i0 = - E / R Î i0 = - 2,5 .10-2 A
*i = - uC / R or à t1 = τ on a uC 0,37 E Î i(τ) = - 0,37 E/ R = - 9,3 . 10-3 A
1,5 pt
1,5 pt
3.c
1 pt
4.
q = C.uC or d’après (1) : uC = - uR = - R.i Î uC = - 200 . ( -1,5.10-2 ) = 3 v
Î q = 10.10-6. 3 = 30.10-6 C = 30 μ C
1,5 pt
5. E = ½ . C. uC2 ; à t = 0 on a uC(0 ) = E Î E0 = 12,5.10-5 J
à t1 = τ on a u1C = 0,37 E et alors E1 = 1,7.10-5 J
Efournie = E0 - E1 = 11.10-5 J .
2,5 pts
1.a.
1.b.
1. c.
Le poids , P
rla réaction normale N
R
r
, la force F
r
et la force f
r
* 2eme loi de Newton : Σ ext
F
r
= M. a
r
; P
r
+ N
R
r
+ F
r
+ f
r
= M.a
r
* projetons sur OX Î - P.sinβ + 0 + F – f = M.ax d’où ax = M
f-FMgsin-
+
β
ax = cte et V0 = 0 Î mvt uniformément accéléré :
0,5pt
0,5 pt
2,5 pts
2.a.
2.b.
2.c.
Équation horaire : x = ½ ax.t2 d’où ax = 2
A
A
t
2.x Î ax = 2,0 m.s-2
On a trouvé en 1.c. : - P.sinβ + 0 + F – f = M.ax Î F = f + P.sinβ + M.ax
Et alors F = 12 N
Vx = ax .t ; en A : VxA = ax.tA ; VxA = 4,0 m.s-1 ou VA2 – 0 = 2.ax.xA ( x0 = 0 ) …..
1,5 pt
1 pt
1 pt

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3.a.
3.b.
F = 0 Î -Mgsinβ – f = M.ax et ax = M
f-Mgsin-
β
= cte = - 4,0 m.s-2
ax = cte < 0 de signe contraire à Vx Î mvt uniformément décéléré
*Relation indép. de t entre A et C : VC2 – VA2 = 2.ax . AC Î AC =
x
A
aV .2
V22
c− = 2, 0 m
* Vx = ax.t + V0x = ax.t + VA ; or en C on a VC = 0 Î 0 = -4,0 tC +4 et tC = 1,0 s
2pts
3 pts