QCM
: Interactions, travail d'une force, onde, transfert thermique,.
Concours kin� St Michel 2015
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8. interactions fondamentales. ( 1,5 pts).
On
consid�re trois particules de masse identique et de charges telles que q1 =q3= -4,0 10-2 C et q2
= 1,0 mC. Les trois particules sont align�es dans l'ordre 1, 2, 3. La
distance entre les particules 1 et 2 et la m�me que celle entre les
particules 2 et 3 et vaut d =2,0 10-5 m. La valeur d'une interaction �lectromagn�tique sera not�e Fe et celle d'un interactiongravitationnelle sera not�e Fg.
- Fe 1/2 = -9,0 10-14 N. Faux.
La valeur ou norme d'une force est positive.
-  . Vrai.
- Fg 1/2 =Fg 3/2.
Vrai.
- Fg 1/3 = �Fg 1/2. Faux.
9. Travail et forces.
(1 pt)
Un skieur de masse m = 80,0 kg descend une piste inclin�e d'un angle a
= 30 � par rapport � l'horizontale � une vitesse constante de 40 km/h.
Les forces de frttements de la piste sur les skis ainsi que celles de
l'air ont une r�sultante F parall�le � la pente.
- Le travail du poids est moteur.
Vrai.
En descente, le travail du poids est moteur.
- La r�sultante F des forces de frottements est une force conservative.
Faux.
- La somme des travaux de toutes les forces s'exer�ant sur le skieur est nulle. Vrai.
Le mouvement est rectiligne uniforme, le skieur est pseudo-isol�.
- F ~ 400 N. Vrai.
10. Emission, r�ception d'une onde. (1 pt).
Un
�metteur et un rcepteur d'ondes sont s�par�s par une distance d = 17
cm. La fr�quence de l'�metteur est r�gl�e a� la valeur 40 kHz. La
vitesse du son dans l'air est donn�e par la relation suivante : vson = 20 T� avec v en m/s et T en K.
- L'onde �mise est un ultrason. Vrai.
- la longueur d'onde associ�e � l'onde �mise a pour valeur 8,5 mm.
Faux.
Tout d�pend de de la temp�rature l = vson / f =20 T�/f.
� 25�C, on trouve 8,6 mm et � 10�C, l = 8,4 mm.
- Pour une temp�rature sup�rieure � 27�C, l'onde atteint le r�cepteur
avec un retard mesurable avec un chronom�tre dont la pr�cision est la
milliseconde. Faux.
vson > 20 *300� ; vson > 346 m/s.
Dur�e du parcours d : 0,17 / 346 ~ 4,9 10-4 s.
- La vitesse du son � 40 �C est le double de la vitesse du son � 10�C.
Faux.
vson 40 =20 *313� ~354 m/s ; vson 10 =20 *283� ~336 m/s .
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11. Transferts thermiques.
(1 pt)
Le
propri�taire d'une maison poss�dant un grenier non chauff� d�cide d'en
isol� le sol. Il existe de nombreux mat�riaux isolants caract�ris�s par
leur conductivit� thermique not�e l.
Plus la conductivit� thermique d'un mat�riau est �lev�e, pus il conduit
facilement la chaleur. Apr�s isolation, la r�sistance thermique totale
du sol du grenier doit atteindre 6,3 10-2 KW-1.
Temp�rature du grenier q1 = 5,0�C ; temp�rature de la maison q2 = 20�C ; surface du sol du grenier S = 80 m2 ; r�sistance thermique du sol du grenier R =7,5 10-3 K W-1.
l laine de roche = 0,035 W m-1K-1 ; l Polystyr�ne = 0,033 W m-1K-1 ;
l li�ge = 0,042 W m-1K-1 ; l cellulose = 0,039 W m-1K-1 ;
- Le transfert thermique s'effectue du grenier vers la maison. Faux
Du corps chaud vers le corps froid.
-
La valeur du flux thermique est �gal � 2,0 kW.
F = (q2 -q1) / R=15 / (7,5 10-3)= 2,0 kW avant isolation.
F = (q2 -q1) / R=15 / (6,3 10-2)~ 240 kW apr�s isolation.
- Pour isoler correctement, il faut choisir du polystyr�ne extrud�. Vrai.
Tout d�pend de l'�paisseur d'isolant. Le polystyr�ne est le meilleur des 4 isolants propos�s, il en faudra une �paisseur moindre.
- La paroi � coller sur le sol du grenier doit avoir une r�sistance de 5,6 10-2 K W-1. Vrai.
6,3 10-2 -7,5 10-3 ~5,6 10-2 K W-1.
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12. Ondes - difraction. ( 1 pt)
- q = l/(2a). Faux.
q = l/a.
- l = 12 mm. Vrai.
l = 2 l D /a =2*600 10-9 *2,0 /(200 10-6)=0,012 m.
- Si la distance entre la fente et l'�cran double, cela diminue de moiti� la longueur d'onde. Faux.
- Lorsque la largeur de la fente double, la largeur de la fente double. Faux.
13. Relativit� restreinte (1,5 pts).
Une fus�e dans laquelle se trouve un observateur F croise selon un
mouvement rectiligne uniforme un observateur terrestre T � la vitesse vf=0,6c.
Les horloges de F et de T sont synchronis�es et mises � z�ro au moment
du croisement = 0,6 c. Chaque minute, mesur�e � bord de la fus�e, F
�met un flash lumineux. Les r�f�rentiels li�s � la fus�e et �
l'observateur terrestre sont suppos�s galil�ens.
- La dur�e de une minute mesur�e � bord de la fus�e par F se trouvant dans la fus�e est une dur�e propre. Vrai.
- La p�riode d'�mission des flashs par F, lorsqu'elle est mesur�e par T dans son r�f�rentiel est 1 min 15 s. Vrai.
[1-(v/c)2 ]�=([1-0,36)� = 0,8 ; 1/0,8 = 1,25 ; 60 *1,25 = 75 s = 1 min 15 s.
- La p�riode de r�ception des flashs par T, lorsqu'elle est mesur�e par T est de 2 min. Vrai.
-Pour F l'intervalle de temps entre la r�ception de deux flashs successifs par T est une dur�e impropre. Vrai.
14. Vitesse.
Un mobile se d�place suivant une trajectoire rectiligne. Le graphe
ci-dessous repr�sente les variations de la vitesse au cours du temps.
- Les portions A et C repr�sentent un mouvement rectiligne uniform�ment acc�l�r�. Vrai.
La vitesse est une fonction lin�aire croissante.
- La vitesse moyenne des sections B et D est 40 m/s. Faux.
Distance dB = 30*3 = 90 m ; distance dD = 50 *4 = 200 m ; vitesse moyenne des parcours B et D = 290 / 7 ~41,4 m/s.
- La plus grande acc�l�ration correspond � la section A.
Acc�l�ration portion A :30/3 = 10 ms-2 ; acc�l�ration portion C :20/4 = 5 m s-2 ; d�cc�l�ration section E : -50 /2 = -25 ms-2.
- L'acc�l�ration est nulle pour les sections B et D. Vrai.
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