Aurélie 23/06/06

d'après concours technicien d'instrumentation scientifique, d'expérimentation et de mesure

( université Claude Bernard Lyon 1 ) ITRF 2006

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Optique.

 

  1. Un rayon lumineux vient frapper une surface réfléchissante en faisant un angle de 40 ° avec celle-ci. Quel sera l'angle entre le rayon réfléchi et la surface ? Expliquer.
  2. Un rayon lumineux d'angle d'incidence de 30 ° vient frapper la surface de l'eau ( indice de réfraction 1,33), avec quel angle d'incidence poursuivra-t-il son trajet dans l'eau ?

 

corrigé
Le rayon réfléchi et le rayon incident sont symétriques par rapport à la perpendiculaire à la surface :

en conséquence l'angle entre le rayon réfléchi et la surface vaut 40°.

Loi de la réfraction : nair sin i1 = neau sin i2

avec nair = 1 ; i1 =30° et neau =1,33 d'où sin i2 = sin 30 / 1,33 = 0,376 ; i2 = 22 °.

électronique
  1. Quelle est la valeur de cette résistance ?
  2. Donner la table de vérité d'une porte NAND à deux entrées:
    a
    b
    S













  3. Dessiner les oscillogrammes de ces types de redressements. Ne tracer qu'une période.
  4. Qu'est ce qu'un circuit imprimé ?
  5. Expliquer succintement la méthode artisanale de fabrication d'un circuit imprimé.
  6. Indiquer les quatre grands types standart de circuits imprimés utilisés dans l'industrie.
  7. Quelle est l'unité de mesure le plus souvent utilisée dans la conception de circuits imprimés ?
corrigé
valeur de cette résistance :

marron correspond à 1 ; vert correspond à 5 ; orange : multiplié par 1000 ; donc 15 000 ohms ; tolérance 5%.

table de vérité d'une porte NAND à deux entrées:
a
b
S
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
les oscillogrammes de ces types de redressements :
un circuit imprimé :

plaque regroupant des composants électroniques, afin de constituer un système plus complexe.

méthode artisanale de fabrication d'un circuit imprimé :

Transferer l'image du circuit sur un support transparent.

Insolation de la plaque.

Développement des plaques insolés ( soude à 7 g/L)

gravure du circuit ( perchlorure de fer et acide chlorhydrique)

exemples circuits imprimés : carte mère ; barette mémoire ; cartes d'extension



électrotechnique

Le réseau EDF ( 230V / 400 V ; f=50 Hz ) alimente un four triphasé constitué de trois "résistances" de chauffage. Chaque "résistance" est assimilée à un circuit RL série avec R= 10 W et L= 10 mH.

  1. Quel est le couplage qui permettra de dissiper le plus de chaleur ? Quelle grandeur doit-on calculer pour le savoir ? ( puissance active totale ; puissance réactive totale ; puissance apparente totale.
  2. Soit un four en montage étoile. Exprimer la puissance active totale PT en fonction de U, la tension composée, Z, le module de l'impédance d'un élément chauffant et du facteur de puissance cos j.
  3. Calculer les valeurs numériques du module de l'impédance Z, de cos j et de PT.
corrigé
Le couplage qui permettra de dissiper le plus de chaleur :

La puissance thermique s'exprime par 3½RI² ; elle est proportionnelle au carré de l'intensité ;

dans un montage étoile, l'intensité qui traverse une "résistance " est l'intensité du courant de ligne I

dans un montage triangle, l'intensité qui traverse une "résistance " est l'intensité du courant de ligne I divisée par 3½.

en conséquence on retient le montage étoile.

P = 3½RI² avec R= Z cosj, et ZI = U : d'où P= 3½UIcosj

il faut donc calculer la puissance active totale.

puissance active totale PT en fonction de U, Z et cosj :

PT = 3½UIcosj et de plus I= U/Z d'où : PT = 3½U2/Z cosj.

Calcul de Z :

Z² = R² +(Lw)² avec w = 2pf = 2*3,14*50 = 314 rad/s ; L= 0,01 H

Z² = 100+3,14² = 109,85 ; Z= 10,48 W ( 10,5 W).

Calcul de cosj :

cosj = R/Z = 10/10,48 = 0,954 ( 0,95).

Calcul de PT = 3½U2/Z cosj

PT = 3½ *400² *0,95 / 10,48 = 2,51 104 W = 25,1 kW.

Chimie
  1. Dans la liste des ions suivants, rayez ceux qui sont faux : Fe3+ ; Fe2+ ; H+ ; Ag+ ; OH- ; Al3+ ; Cl- ; CO32- ; SO42- ; Cu2+.
    tout en exact.
  2. Nommer les symboles chimiques suivants : Na ; K ; N; F; S; Mg.
  3. Calculer la masse molaire de la molécule suivante : CH3-CH2-O-CH2-CH3. ( C : 12 ; H : 1 ; O : 16 g/mol)
  4. Calculer le pH d'une solution d'acide chlorhydrique contenant 0,0005 mol/L.
  5. Quelle est la concentration d'une solution d'hydroxyde de sodium dont le pH est 11 ?
  6. Vous disposez d'une solution d'un composé A qui a une concentration de 30 g/L. Vous mélangez 100 mL de A avec 400 mL d'eau. Comment s'appelle cette opération ? Quelle est la concentration de la solution obtenue ?
  7. Dans le symbole AZX que représente A et Z ?
  8. Le pourcentage naturel des différents isotopes stables du Xénon est donné dans le tableau suivant. compléter ce tableau sachant que son numéro atomique est 54. ( réponses en rouge)
    isotopes
    %
    nombre de neutrons
    nombre de protons
    128
    1,91
    128-54 = 74
    54
    129
    26,4
    129-54 = 75
    130
    4,1
    76
    131
    21,29
    77
    132
    16,9
    78
    134
    10,4
    80
    136
    8,9
    82
corrigé
Les symboles chimiques : Na ( sodium) ; K ( potassium) ; N (azote); F (fluor) ; S ( soufre) ; Mg ( magnésium).

masse molaire de la molécule : CH3-CH2-O-CH2-CH3 ou C4H10O

M= 4*12+10+16 = 74 g/mol.

pH d'une solution d'acide chlorhydrique contenant 0,0005 mol/L :

pH= - log c avec c = 5 10-4 mol/L ; pH= -log(5 10-4)=3,3.

concentration d'une solution d'hydroxyde de sodium dont le pH est 11 :

[H3O+]= 10-pH = 10-11 mol/L

produit ionique de l'eau :Ke = [H3O+][HO-]= 10-14 à 25°C

d'où [HO-]= 10-14 / 10-11 = 10-3 mol/L.

Vous mélangez 100 mL de A avec 400 mL d'eau : il s'agit d'une dilution.

le facteur de dilution est égal à F = (100+400) / 100 = 5

la concentration finale est cinq fois plus petite que la concentration initiale : 30/5 = 6 g/L.

AZX :

Z numéro atomique ou nombre de charge ( nombre de protons du noyau)

A : nombre de nucléons ( nombre de protons + nombre de neutrons)

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