Saint-Michel 2009 Enoncé - Prepa-Kiné

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Saint-Michel 2009
ep
ak
Enoncé
ww
w.
pr
Physique
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EPREUVES D'ADMISSION EN KINESITHERAPIE
ine
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t
PHYSIQUE
Avril 2009
Durée : 60 min - Notes sur 20
Cocher sur votre grille (la) ou (les) réponses exacte(s).
à propos de mécanique
Question N°1 notée sur 0,8 point.
Sur une sphère de centre O, de rayon r, une bille est lâchée, sans vitesse initiale, du point A situé
sur la verticale passant par O. Cette bille, très petite, peut être considérée comme un point matériel
M glissant sans frottement sur la sphère. La bille est repérée par l'angle =
OA ,
OM  .
ak
A) Dans le repère de Frenet  M , 
T .
T ,
N  , le vecteur vitesse s'écrit v =r ̇ 
B) Dans le repère de Frenet
a =r ̈ 
T.

M , 
T ,
N ,
le vecteur accélération de la bille s'écrit
ep
C) La vitesse de la bille à chaque instant est donnée par la relation: v 2= 2 g r  1−cos   .
D) La réaction 
R de la sphère sur la bille est donnée par la relation R= m g  3 cos 2  .
Question N°2 notée sur 0,8 point.
w.
pr
Soit un satellite géostationnaire:
A) Sa période de révolution T 0 est égale à 86164 s .
B) Il se déplace dans le plan de l'écliptique.
C) Il est fixe dans le référentiel géocentrique.
D) Il tourne dans le même sens que la Terre.
ww
Question N°3 notée sur 0,8 point.
Le balancier d'une horloge ancienne est généralement métallique. Si sa température augmente, il se
dilate et sa longueur augmente. On assimilera le balancier à un pendule simple.
A) Si la température augmente, la période propre diminue.
B) En été, cette horloge « avance ».
C) En hiver, cette horloge « retarde ».
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t
D) La période de cette horloge, maintenue à température constante dans une enceinte,
augmente lorsqu'on la transporte du bord de la mer au sommet d'une haute montagne.
Question N°4 notée sur 0,8 point.
Une sphère de rayon r est animée d'un vecteur vitesse v dans le référentiel terrestre. Plongée dans
un liquide de viscosité η, elle est soumise à une force de frottement qui, lorsque la vitesse est
faible, est opposée au vecteur vitesse et a pour expression: 
f = – 6  r v . Cette sphère est
suspendue à un ressort de raideur k. Sa période d'oscillation dans l'air, où le frottement est
6 r
négligeable, est T 0 . On la plonge dans un liquide de viscosité η. On posera 2=
et
m
k
2
0 = .
m
L'équation différentielle en X du mouvement en prenant pour origine la position d'équilibre de la
sphère ( X = Z – Z équilibre avec Z axe vertical descendant d'origine le point d'accrochage du ressort)
est:
B
2
Ẍ  2 Ẋ – 0 X =0
C
2
2
Ẍ − 2 Ẋ – 0 X =0
Question N°5 notée sur 0,8 point.
D
ak
A
Ẍ  2  Ẋ 0 X =0
2
Ẍ − 2  Ẋ 0 X =0
w.
pr
ep
Un oscillateur est constitué d'un objet supposé ponctuel M de masse m = 0,20 kg fixé à l'extrémité
d'un ressort idéal de constante de raideur k =5,0 N.m– 1 , enfilé sur une tige horizontale. Le tout
coulisse sans frottement.
L'origine des abscisses est la position M 0 de l'objet lorsque le ressort est détendu. On désigne par
X l'abscisse de l'objet M à un instant de date t quelconque. Elle est repérée sur un axe x'x de même
direction que la tige.
A l'origine des dates, M est en M 0 , sa vitesse a pour valeur 0,60 m.s – 1 et elle est dirigée dans le
sens négatif de l'axe.
L'équation horaire décrivant le mouvement de l'objet est:
A
X=
0,060 cos  5 t 
B
X=
0,12 cos  5t 
C
D
E
X=
X=
X=


0,12 cos 5t 
2



0,12 cos 5t−
2


0,060 cos 5t

2

ww
Question N°6 notée sur 0,8 point.
Un solide est lancé vers le haut dans une direction faisant un angle de 45° avec la verticale. Les
frottements dus à l'air sont négligeables.
A) Le centre d'inertie G du solide repasse par sa position initiale.
B) Le vecteur vitesse de G change d'orientation.
C) Le vecteur accélération de G change d'orientation au cours du mouvement.
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D) La vitesse s'annule au sommet de la trajectoire.
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E) L'accélération s'annule au sommet de la trajectoire.
Question N°7 notée sur 0,8 point.
Arthur prend l'ascenseur en tenant son sac de sport à la main, celui-ci ne touchant pas le sol. Pour
Arthur, le sac paraît plus léger qu'à l'arrêt:
A) Lorsque l'ascenseur démarre en montant.
B) Lorsque l'ascenseur démarre en descendant.
C) Lorsque l'ascenseur monte à vitesse constante.
D) Lorsque l'ascenseur ralentit en montant.
Question N°8 notée sur 0,9 point.
ak
E) Lorsque l'ascenseur ralentit en descendant.
Un projectile est lancé avec une vitesse v 0=50 m.s
–1
d'un point O situé au sol.
A
30°
ep
Pour atteindre un point A situé sur le sol à une distance L=125 m du point O, l'angle de tir doit
être égal:
B
C
75°
45°
D
E
60°
15°
w.
pr
Données: sin 45° = cos 45° = 0,71 ; sin 30° = 0,5 ; sin 60° = 0,87 ; cos 15° = sin 75° = 0,97 ;
cos 75° = sin 15° = 0,26 ; g =10 m.s – 2 .
à propos d'électromagnétisme
Question N°9 notée sur 0,8 point.
ww
Soit un condensateur plan de capacité C aux bornes duquel on applique une tension électrique U.
Les plaques du condensateur sont distantes d'une distance d. On rapproche les plaques à une
d
distance
.
2
A) La capacité du nouveau condensateur est multipliée par 2.
B) La charge du nouveau condensateur est multipliée par 2.
C) La tension du nouveau condensateur est divisée par 2.
D) L'énergie du nouveau condensateur est multipliée par 4.
E) L'énergie du nouveau condensateur est la même que celle du premier.
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Question N°10 notée sur 0,8 point.
ine
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t
On charge un condensateur sous une tension U 0 =10 V à travers un conducteur ohmique de
résistance 10 kΩ. A l'instant t=0 , la charge du condensateur est nulle et au bout d'un temps très
long, la charge du condensateur tend vers la valeur Q = 500 μC. On note ut  la tension aux
bornes du condensateur.
A) D'après la loi d'additivité des tensions dans le circuit, on peut écrire:
u  t  d u t 

=U 0 .
RC
dt
B) La capacité du condensateur a pour valeur 50 μF.
C) La constante de temps du circuit a pour valeur τ = 0,50 ms.
Question N°11 notée sur 0,8 point.
ak
D) Après une durée égale à τ, la charge du condensateur atteint 90% de sa valeur
maximale.
On considère dans le vide de permittivité 0 , deux charges électriques ponctuelles identiques de
charge q et de masse m. Elles sont suspendues à un point fixe O par 2 fils sans masse, inextensibles
et isolants, de même longueur l.
A
ep
La valeur de q pour que la figure soit un triangle équilatéral est:
B
–7
4,0 .10 C
2,4.10
C
–7
C
2,0.10
C
D
3,2.10
E
–7
C
5,0.10
–7
C
 6= 2,5 ;  10=3 ;  17=4 ; tan 45° = 1,0 ;
w.
pr
Données: l = 0,24 m ; m = 1,0 g ; g=10 m.s – 2 ;
1
9
=9.10 SI .
tan 30° = 0,6 ; tan 60° = 1,7 ;
4  0
–7
Question N°12 notée sur 0,9 point.
ww
Un solénoïde très long est constitué par une couche de fil isolé à spires jointives. Le fil a un
diamètre de 2,0 mm. L'axe du solénoïde est perpendiculaire au méridien magnétique. On place
dans sa région centrale une boussole. Lorsqu'on établit le courant, l'aiguille tourne de 30°. La
composante horizontale du champ magnétique terrestre ayant pour valeur 2,0.10 – 5 T , l'intensité
du courant dans le solénoïde est:
A
B
C
D
E
17 mA
5 mA
20 mA
10 mA
30 mA
Données: cos 30° = 0,9 ; sin 30° = 0,5 ; tan 30° = 0,6 ;  0=1,2 .10
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–6
SI .
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Question N°13 notée sur 0,9 point.
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t
Un enroulement d'électroaimant a une inductance de 50 H ; il est parcouru par un courant de 20 A.
Sur quelle hauteur pourrait-on soulever une masse de 1 kg avec une énergie de même valeur que
celle emmagasinée dans la bobine ?
A
B
C
D
E
1000 m
50 m
1 km
500 m
200 m
Donnée: g =10 m.s – 2
à propos de physique nucléaire
Question N°14 notée sur 0,9 point.
A
B
16
1,6.10
C
Bq
16
12,5 .10 Bq
ep
6,25 .10 Bq
16
ak
Pour que l'émission d'une source émettrice  - soit équivalente à un courant électrique d'intensité
10 mA, l'activité de la source est:
D
E
13
3,08 .10 Bq
15
3,08 .10 Bq
Question N°15 notée sur 0,9 point.
13
w.
pr
Un barreau de combustible irradié extrait a une activité a 1 =3,7.10 Bq .
50% de l'activité est due au rayonnement  . La demi-épaisseur de plomb pour l'absorption  est
égale à 1 cm. Pour que l'activité mesurée à l'extérieur soit divisée par 106 , l'épaisseur de plomb
entourant le barreau doit être égale à:
A
B
C
D
E
10 cm
5 cm
20 cm
40 cm
50 cm
Données: ln 2=0,7 et ln 10−6=14
Question N°16 notée sur 0,8 point.
ww
Un échantillon de noyaux radioactifs a une constante radioactive  égale à ln 2 dans l'unité du
2
système international:
Au bout de 1 seconde:
A) Aucune désintégration n'a encore eu lieu.
B) 30 % du nombre initial de noyaux père a été désintégré.
C) Il reste 25 % du nombre initial de noyaux père.
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D) Il reste 70 % du nombre initial de noyaux père.
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t
Données: ln 2=0,7 et 2 −0,5=0,70
Question N°17 notée sur 0,8 point.
A) L'énergie de liaison est l'énergie formée lors de la formation d'un noyau à partir de ses
nucléons isolés et immobiles.
B) L'énergie de liaison par nucléon est plus grande pour les noyaux légers que pour les
noyaux lourds.
C) Plus un noyau est stable, plus son énergie de liaison est élevée.
D) L'énergie de liaison des nucléons stables est de l'ordre de 8 MeV par nucléon.
2
E) L'énergie de liaison est définie par: E l =défaut de masse×c .
Question N°18 notée sur 0,8 point.
ak
à propos d'optique
ep
Un objet réel AB est placé à une distance OA = 5 cm d'une lentille convergente de distance focale
10 cm. On appelle A'B' l'image de AB donnée par cette lentille.
A) L'image est réelle et renversée.
B) Pour voir l'image on peut placer l'oeil n'importe où, de l'autre côté de la lentille par
rapport à l'objet.
w.
pr
C) L'image devient plus grande quand on déplace l'objet AB vers le foyer principal objet.
D) Ce montage modélise.
E) La vergence de la lentille est négative.
Question N°19 notée sur 0,8 point.
A) L'image d'un objet dans un miroir plan est renversée.
ww
B) L'image d'un objet donnée par un miroir plan ne peut être observée que si l'objet se
trouve en face du miroir.
C) L'image de la main droite d'une personne dans un miroir plan est sa main gauche.
D) Un observateur se regardant dans un miroir plan situé à 580 cm de lui voit son image à
1 m de lui.
E) Le rayon incident et le rayon réfléchi par un miroir plan n'ont jamais la même
direction.
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Question N°20 notée sur 0,8 point.
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t
On utilise un laser produisant une lumière de longueur d'onde %lambda placé devant une fente de
largeur a. On observe une figure de diffraction constituée de taches lumineuses, sur un écran E
placé à la distance D de la fente.
La largeur de la tache centrale d sur l'écran est égale à:
A
k D
a2
B
C
k D
a
kaD

D
k D
a2
E
2
kaD
à propos d'ondes
Question N°21 notée sur 0,8 point.

kT
où T est la température absolue (en kelvin) et M la
M
masse molaire du gaz: k étant une constante.
ak
La célérité du son dans l'air est v=
A) La célérité du son augmente quand la température augmente.
ep
B) La célérité du son varie avec la fréquence.
C) La célérité du son dans l'air est de l'ordre de 100 km.s– 1 .
D) L'air est un milieu non dispersif pour les ondes sonores.
w.
pr
Question N°22 notée sur 0,8 point.
A) Une perturbation mécanique se propage dans le vide.
B) La célérité d'une perturbation mécanique ne dépend pas du milieu.
C) Lors de sa propagation, une perturbation mécanique transporte de l'énergie.
D) Dans un milieu homogène, la célérité d'une perturbation mécanique ne dépend pas de
la direction de propagation.
ww
E) Dans un même milieu, des perturbations mécaniques de nature différente ont la même
célérité.
Question N°23 notée sur 0,9 point.
Pour chauffer les aliments dans un four à micro-ondes, on excite, par absorption les molécules
d'eau qu'ils contiennent. L'émetteur utilisé, appelé « klystron » est un oscillateur qui émet des
ondes électromagnétiques dont l'énergie est de 4,0 .10– 5 eV .
A) Le phénomène mis en jeu est un phénomène de résonance.
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B) La fréquence propre du « klystron » est de l'ordre de 1010 Hz .
ine
.ne
t
C) Le « klystron » émet dans l'infrarouge.
D) Les transitions mises en jeu sont des transitions moléculaires.
Données: h=6,6 .10−34 J.s et 1 eV =1,6.10 −19 J
à propos de mécanique quantique
Question N°24 notée sur 0,9 point.
L'énergie d'un atome d'hydrogène est quantifiée et ne peut prendre que les valeurs suivantes:
E0
E n = 2 avec E 0= – 13,6 eV et n entier positif non nul.
n
ak
A) Les longueurs d'onde de la série de Paschen (désexcitation vers l'état d'énergie E 3 )
sont supérieurs à 820 nm.
B) Les raies de la série de Balmer (désexcitation vers l'état d'énergie E 2 ) appartiennent
au domaine du visible.
ep
C) Un atome d'hydrogène dans un état correspondant au niveau n=3, reçoit un photon
d'énergie 0,5 eV . Ce photon est absorbé.
D) L'atome d'hydrogène étant dans un état correspondant au niveau n=3, reçoit un
photon d'énergie 2 eV . L'électron de l'atome est arraché et son énergie cinétique est de
0,5 eV .
ww
w.
pr
Données: h=6.10−34 J.s ; e=1,5 .10−19 C ; c=3.108 m.s−1
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