QCM physique. Concours kin� Saint Michel 2016.

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1. Satellite et plan�te.
S, consid�r� comme un solide ponctuel est un satellite de masse m situ� � une distance h de la terre. On note vS sa vitesse et TS sa p�riode. La terre a pour masse M et pour rayon R.
A. Dans le syst�me internationnal, G s'exprime en m3 kg-1 s-2. Vrai.
B. Le produit scalaire du vecteur acc�l�ration du satellite et de son vecteur vitesse est nul. Vrai.
L'acc�l�ration est centrip�te et le vecteur vitesse est dirig� suivant la tangente au cercle.
C. FT/S = -FS/T. Faux.
L'action exerc�e par la terre sur le satellite et l'action exerc�e par le satellite sur la terre sont repr�sent�es par deux forces oppos�e ayant la m�me valeur.
 D. Si on double la distance  de O � S, alors la p�riode du satellite est presque tripl�e. Vrai.
3�me loi de Kepler T2/ R3 = cste.
Si R double, la p�riode devient T ' telle que :  T2/ R3 =T ' 2/ (8R3 ) ; T ' 2 = 8 T2 ; T ' =2,8 T~ 3 T. 
2. ( suite).
A.  Vrai
B. La vitesse du satellite est inversement proportionnelle � sa p�riode de r�volution. Faux.
Le satellite d�crit la circonf�rence 2pR � la vitesse v durant une dur�e T.
 2pR = vT et R d�pend de T d'apr�s la troisi�me loi de Kepler.
C. La seconde loi de Newton permet d'�crire :
D. Dans le rep�re de Frenet, le vecteur acc�l�ration du satellite a pour expression :

3. Etude d'un skieur.
Le skieur de masse m est tir� par la perche d'un t�l�ski d'un point A � un point B � vitesse constante v. La trajectoire est rectiligne. En B le skieur l�che la perche et descend la piste en ligne droite. La vitesse initiale en B est nulle.
Les forces sont suppos�es constantes. Les frottements sont �quivalents � une force f= RT= 90 N pour la mont�e et pour la descente.
m = 80 kg ; v = 5,0 m/s ; AB = 200 m ; g = 10 m s-2 ; a = 30� ; � =45�.
 La mont�e.
A. Les forces ext�rieures qui s'appliquent au skieur sont le poids, la tension de la perche et la force repr�sentant les frottements. Faux.
Il faut ajouter l'action du plan.
B. La somme des forces ext�rieures est nulle. Vrai.
Il faudrait pr�ciser la somme " vectorielle" des forces est nulle, le mouvement �tant rectiligne uniforme.
C. La tension de la perche a pour norme T = 7,0 102 N. Vrai.


Projection de cette relation sur un axe parall�le au plan dirig� vers le haut :
-mg sin a -RT +Tcos� =0.
T= (mg sin a +RT) / cos�.
T= (80*10*sin 30 + 90) / cos 45 = 490 / 0,7= 7,0 102 N.

D. Le travail de la force repr�sentant les frottement est : Faux.
Le travail des frottements est r�sistant : -90*200 = -1,8 104 J.
4. La desente.
A. Le d�nivell� h est �gal � 100 m.
h = AB sin a = 200 *sin30 = 100 m. Vrai.
B. Le travail du poids a pour expression : Vrai.
C. Il n'est pas possible de calculer la vitesse avec laquelle le skieur arrive en A. Faux.
Th de l'�nergie cin�tique entre B et A : �mv2A = mgh -f AB.
v2A =2gh -2f AB / m =20*100-180*200/80 = 1550 ; vA ~40 m/s.
D. Pour que le skieur reste immobile en B, il faudrait que la force repr�sentant les frottements soit �gale � : 400 N. Vrai.
Immobilit� en B : f = mg sin a = 80*10*sin 30 = 400 N.




5. Onde le long d'une corde.
Les graphiques ci-dessous repr�sentent une onde progressive � deux instants diff�rents.

A. Il s'agit d'une onde m�canique longitudinale. Faux. ( transversale).
B. La longueur d'onde vaut 20 m. Vrai.
C. La vitesse de l'onde est �gale � 3,5 m/s.  Faux.
En 2 s, le point B progresse d'environ 7 m ou de 7 + 20 = 27 m ou de 7+40 = 47 m.
 D. L'amplitude est �gale � 4 m. Faux ( 2 m).

6. Radioactivit�.
La scintigraphie est une technique m�dicale qui permet l'observation de la glande thyro�de. Lors d'un examen, un patient ing�re une masse  m = 1,31 ng d'iode 131 radioactif �-.
La demi-vie de l'iode 131 est de 8 jours. 52Te ; 53I ; 54Xe.
A. Le noyau d'iode 131 est un isotope du noyau de x�non 131. Faux.
Deux isotpes ont le m�me num�ro atomique, donc le m�me symbole chimique.
B. La d�sint�gration de l'iode 131 conduit � la formation d'un �lectron, d'un noyau de x�non 131 et de rayonnements �lectromagn�tiques. Faux.( il manque l'antineutrino )
13153I ---> 13154Xe  + 0-1e.
C. Au bout de 80 jours, la quantit� d'iode 131 pr�sente dans l'organisme du patient a �t� divis�e par 1000. Vrai.
A = A0 exp(-lt)avec l = ln2 / 8 ; ln (A0 / A) = t / 8 ln2 ; A0 / A = 2 t /8 ; A / A0 =2 -t /8 ;
2 -80 /8  = 2-10 =1/210 = 1/1024. A = A0 /1024~A0 /1000.
D. Le patient ing�re 6 1012 atomes d'iode radioactif. Vrai.
m NA / M(iode 131) =1,31 10-9 * 6 1023 / 131 = 6 1012 atomes.









7. R�action nucl�aires, masse et �nergie.
A. Le noyau 5626Fe a une �nergie de liaison de 492 MeV. Son �nergie de liaison par nucl�on vaut donc 18,9 MeV / nucl�on. Faux.
492 / 56 ~8,8 MeV / nucl�on.
B. Un �chantillon radioactif a une activit� de 6,0 103 Bq. Il se d�sint�gre donc 3,6 105 noyaux par seconde. Faux.
L'activit� en Bq est le nombre de d�sint�grations par seconde.
C. Une �nergie de masse de 4,0 10-9 J est �gale � 2,5 MeV. Faux.
4,0 10-9 / (1,6 10-19) =2,5 1010 eV = 2,5 104 MeV.
D. 23892U --->23490Th  +42He est l'�quation d'une r�action de fission nucl�aire. Faux.
Radioactivit� de type alpha. ( Cocher la case E, aucune r�ponse exacte).
 
8. Musique.

A. Le son 2 et le son 3 ont la m�me hauteur.  Vrai , si l'unit� sur l'axe des temps est la m�me.
T2 ~ 2,5 ms ; f2 ~1/0,0025 ~400 Hz .
T3 ~ 2,5 ms ; f3 ~1/0,0025 ~400 Hz  ( fr�quence du fondamental ).
B. Le son 2 est un son pur. Vrai.
C. Le son 1 et le son 3 ont le m�me timbre. Faux.
On ne conna�t pas les harmoniques du son 3. La fr�quence du fondamental du son 1 est 1/0,005 = 200 Hz.
La fr�quence du fondamental du son 3 est  400 Hz.
D.  La fr�quence correspondant � la lettre c du son 1 est �gale � 600 Hz.. Faux.
(a) : fr�quence du fondamental, 200 Hz.
(b) : 400 Hz ; (c) : 800 Hz.

9. Bruit.
Le niveau sonore d'une tondeuse � gazon situ�e � 1,0 m de distance d'une personne A est de 80 dB. On admet que l'intensit� sonore d'une source sonore situ�e � une distance d d'un point est donn�e par : I(d) = I(d=1 m) / d2 avec d en m�tre.
On admet que lorsque deux sons ont des niveaux sonores d'intensit� sonore diff�rents d'au moins 10 dB, le son le moins fort est inaudible.
Un son de 80 dB est nocif sur de longues dur�es et un son de 110 dB provoque la douleur.
A. Pour provoquer une douleur, il faudrait faire fonctionner mille tondeuses en m�me temps. Faux. ( la distance n'est pas indiqu�e ).
L'intensit� sonore de 1000 tondeuses plac�es � 1 m de A est 1000 fois celle d'une tondeuse unique plac�e en A.
Le niveau sonore augmente donc de 10 log 1000 = 30 dB.
80 + 30 = 110 dB, le seuil de la douleur est atteint.
B. Une personne situ�e � 100 m de A per�oit la tondeuse � gazon � un niveau sonore de 40 dB. Vrai.
L'intensit� sonore est divis�e par 1002 ; le niveau sonore diminue de 10 log 1002 = 40 dB.
C. La personne B situ�e � 100 m de A discute avec une tierce personne dont l'intensit� sonore per�ue par B est  de 1,0 10-6 W m-2. La tondeuse est alors inaudible pour B. Vrai.
Niveau sonore de la tierce personne ; 10 log (10-6  / 10-12) = 60 dB.
D. En consid�rant qu'il n' y a aucun bruit, il faut se situer � une distance sup�rieure � 10 km de A pour ne pas entendre la tondeuse. Vrai.
L'intensit� sonore est divis�e par 100002 ; le niveau sonore diminue de 10 log 108 = 80 dB.


10. Optique.
Une lentille convergente donne d'un objet AB de 1 cm, r�el, une image A'B', r�elle, trois fois plus grande que l'objet, situ�e � une distance d = 32 cm de l'objet.
A. Le grandissement vaut -3. Vrai.
Objet r�el et image r�elle sont de sens contraire.
B. La mesure alg�brique de OA vaut d / (g-1). Vrai.
C. OA' = 24 cm. Vrai.
D. La vergence de la lentille est de 17 dioptries. Vrai.


  

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