QCM physique.
Concours kin� Saint Michel 2016.
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11. M�canique.
On
consid�re le syst�me ballon de masse m constante et de centre d'inertie
G. Le r�f�rentiel terrestre est suppos� galil�en. On travaille dans le
rep�re ( Ox, Oz). Le ballon n'est soumis qu'� on poids. a = 30� ; g ~ 10 m s-2 ; v0 = 144 km/h = 144 / 3,6 = 40 m/s.
A. Le rep�re est tel que l'axe Oz est vertical, dirig� vers le bas. Faux.
B. Le ballon atteint la hauteur maximale � t = 1,0 s. Faux.
Au sommet de la trajectoire : vz=0 ; t = v0 sin a / g =40 *sin 30 / 10 = 2 s.
C.
Les coordonn�es du vecteur acc�l�ration s'obtiennent en appliquant la
premi�re loi de Newton. Faux ( la seconde loi de Newton ).
D. A t = 0,5 s, la vitesse du ballon est de 19 m/s. Faux.
vx = 40 cos 30 ~ 34,6 m/s ; vz = -10*0,5 + 40 sin 30 =15 m /s.
v = (34,62 +152)�~37,7 m/s.
12. ( suite).
A. Le ballon pase au dessus d'un grillage de 2 m de haut situ� � 7 m de sa position initiale. Vrai.
t = 7 /( 40 cos 30) ~0,20 s.
z(0,20) = -5 *0,202 +20 *0,20 ~ 3,8 m.
B. Lorsque le ballon touche le sol, sa position a pour expression x = v02 sin (2a) / g. Vrai. z=0 = -�gt2 +v0 sin a t ; t=0 et t = 2v0 sin a /g.
x=v0 cos a 2v0 sin a /g = v02 sin (2a) / g.C. 
D. Pour augmenter la port�e, il faudrait augmenter l'angle de tir sans d�passer 45�. Vrai.
La port�e est maximale pour un angle de tir de 45�.
13. Relativit� restreinte.
Une
navette parcourt la distance qui s�pare la terre d'une nouvelle
plan�te, Lumia. L'horloge de la navette indique que ce voyage a une
dur�e t1 = 80 ans. Le r�f�rentiel li� � Lumia, R, et celui
li� � la navette, R', sont galil�ens. Un contr�leur situ� sur Lumia
observe que le voyage dure t2 = 100 ans.
A. La dur�e t2 mesur�e sur Lumia par le contr�leur est une dur�e propre. Faux.
B. Le r�f�rentiel de la navette est en translation rectiligne uniforme par rapport au r�f�rentiel li� � Lumia. Vrai.
C. g = 0,8. Faux.
g = temps propre / temps mesur� = t2 / t1 =100 / 80 = 1,25. D. Dans le r�f�rentiel R, la vitesse de la navette est v = 0,6 c. Vrai.
On pose � = v /c ; 1,25 2 = 1 /(1-�2) ; 1-�2 =1 / 1,252 =0,82= 0,64 ; �2 =0,36 ; � = 0,6.
14. Transferts thermiques.
Le mur ext�rieur d'un chalet est constitu� de bois d'�paisseur e = 36 cm. Ce mur sans fen�tre a une surface S = 100 m2.
La temp�rature � l'int�rieur du chalet est 20�C. La temp�rature
ext�rieure est 0�C. Le mur est isol� avec de la laine de chanvre
d'�paisseur 4,0 cm. On consid�re que le co�t d'un kWh est de 0,15 €.
Conductivit� thermique ( W m-1K-1) : lbois = 0,12 ; lchanvre = 0,040.
A. Le transfert thermique s'effectue de l'int�rieur vers l'ext�rieur. Vrai.
B. La r�sistance thermique du bois est 3,0 K W-1. Faux.
Rbois = e/( lbois S)=0,36 /(0,12*100) =0,03 KW-1.
C.Le flux thermique du mur isol� est :0,5 kW. Vrai.
Rchanvre = e'/( lchanvre S)=0,04 /(0,04*100) =0,01 KW-1.
Rtotale =0,03+0,01 = 0,04 KW-1.
Flux thermique : (T1-T2) / Rtotale=(20-0) / 0,04 = 500 W = 0,5 kW.
D. Le mur isol� permet une �conomie d'�nergie de 42 € par mois. Faux.
Energie perdue en un mois ( 30*24 =720 heures).
0,5*720 = 360 kWh ; co�t : 360*0,15 =54 € .
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15. Diffraction, interf�rences.
A. Si une onde est difract�e par un obstacle alors sa fr�quence et sa longueur d'onde sont modifi�es. Faux.
B. Une onde de longueur d'onde l=7 cm rencontre un obstacle de largeur a = 2,0 m. la demi-ouverture angulaire q de la tache centrale de diffraction est de 2,0�. Vrai.
q = l / a = 0,07 / 2,0 = 0,035 rad soit 0,035*180/3,14 ~2,0�.
C. Le ph�nom�ne d'interf�rences ne s'observe que si les deux sources vibrent � la m�me fr�quence. Faux.
Les deux souces doivent en plus �tre coh�rentes.
D. Deux ondes de m�me longueur d'onde l
= 2,0 cm se propagent � la surface de l'eau. Si elles arrivent en un
point avec une diff�rence de marche d = 9,0 cm alors les interf�rences
sont destructives. Vrai.
d = 9 demi-longueur d'onde = nombre impair de demi-longueur d'onde..
16. Pendule simple.
Un
pendule simple est constitu� d'une bille de petite dimension,demasse m
= 50g, reli�e � un support fixe par un fil inextensible de longueur L =
1,0 m et de masse n�gligeable. On �carte le pendule de sa position
d'�quilibre d'un angle a
= 60� et on le l�che sans vitesse initiale en A. On n�glige tous les
frottements. Le point O est l'origine de l'�nergie potentielle de
pesanteur..
A. L'�nergie m�canique diminue au cours du temps. Faux.
B. En A l'�nergie m�canique est �gale � 250 J. Faux.
En A l'�nergie m�canique est sous forme potentielle :
mgL(1-cos a) =0,050*10*1,0 (1-cos60)=0,25 J.
C. La bille arrive en O avec une vitesse v = 10 m/s. Faux.
En O l'�nergie m�canique est sous forme cin�tique : �mv2 = 0,25 ;
v =(2*0,25 / 0,050)� ~3,2 m/s.
D. Si on remplace la bille par une bille de masse �gale � 200 g, sa vitesse en O serait doubl�e. Faux.
mgL(1-cos a) = �mv2 ; v2 =2gL(1-cos a), ind�pendante de la masse.
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17. Couleur.
A. On �claire un filtre bleu avec une lumi�re blanche. Apr�s la travers�e du filtre, la lumi�re est jaune. Faux.
Le filtre bleu laisse passer le bleu et absorbe le rouge et le vert.
B. Pour tracer un trait rouge, une imprimante utilise les encres jaune et magenta. Vrai.
Une encre magenta absorbe le vert ; une encre jaune absorbe le bleu.
C. Un filtre cyan absorbe la lumi�re verte et la lumi�re bleue. Faux.
Un filtre cyan absorbe le rouge.
D. Quand on �claire un �cran avec un spot rouge et un spot cyan de m�me intensit� lumineuse, l'�cran para�t blanc. Vrai.
Le cyan laisse passer le vert et le bleu.
18. Interaction lumi�re-mati�re.
A. Le niveau E0 est le niveau d'�nergie minimale. Il correspond � l'�tat fondamental. Vrai.
B. L'atome re�oit un photon d'�nergie 12,76 eV. Il ne se passe rien. Faux.
L'atome est ionis�.
C. Lorsque l'atome passe du niveau E2 au niveau E0, il lib�re de l'�nergie dans le milieu ext�rieur sous forme d'un photon d'�nergie 4,89 eV. Faux.
Energie du photon �mis : 10,44-4,89 =5,55 eV.
D. L'expression E = hc / l permet de conna�tre la longueur d'onde en m�tre associ�e � chacun des niveau d'�nergie. Faux.
Diff�rence d'�nergie entre deux niveaux :|Ep-En | = hc / l.
19. Effet Doppler.
Lorsqu'une
chauve-souris se d�place, le battement des ailes produit un son dans
l'air. La chauve-souris se d�place � la vitesse ve et le son �mis a une fr�quence fe=2000 Hz. Vitesse du son dans l'air v = 340 m/s. La fr�quence per�ue en A est not�e fA.
A. L'effet Doppler concerne uniquement les ondes m�caniques comme le son. Faux.
B. Lorsque la chauve-souris se rapproche du point A, le son per�u est de plus en plus aigu. Faux.
C. Lorsque la chauve-souris s'�loigne du point A, la fr�quence per�ue est inf�rieure � 2000 Hz. Vrai.
Le son per�u est plus grave.
D. Losque la chauve-souris s'�loigne : ve =v(fA /fe -1). Faux.
fA = fe ve /(v+ve) ; fA v +fAve= fe ve ; ve = fA v / ( fe -fA ) = v / (fe /fA -1).
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