Physique. Concours orthoptie Strasbourg 2011, 2012

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Exercices. ( 2012 )
L'extrémité d'une corde est excitée à une fréquence f = 30 Hz. La célérité des vibrations qui se propagent le long de la corde est v = 20 m/s. Calculer la longueur d'onde.
l = v / f = 20 / 30 = 0,67 m = 67 cm.

Un ballon de rugby de masse m = 430 g est propulsé à partir du sol dans l'air à une vitesse de 70 km / h . Cette vitesse est acquise lors du tir au pied par le joueur. L'origine de l'énergie potentielle est prise au sol. Calculer l'énergie mécanique initiale du ballon.
L'énergie mécanique initiale est sous forme cinétique ½mv2 avec v = 70 / 3,6 = 19,44 m/s.
EM 0 = 0,5 *0,430 *19,442 = 81,2885 ~81,3 J.
Calculer le travail reçu par le ballon lors du tir. Calculer la valeur de la force exercée sur le ballon, supposée constante, sachant que le pied reste en contact avec le ballon  sur une distance d = 10 cm.
Travail reçu par le ballon W= 81,3 J.
F= W / d = 81,3 / 0,10   ~0,81 kN.

Dans un four à micro-ondes, un magnéton émet des ondes électromagnétiques de fréquence f=2450 MHz. Quelle est la longueur d'onde dans le vide de ces ondes ?
l = c / f = 3,0 108 / (2450 106)=0,1224 ~0,12 m.
Quel est le quantum d'énergie ( en eV) associée à cette onde ?
E = h f = 6,63 10-34 * 2450 106 = 1,62 10-24 J
1,62 10-24 /(1,6 10-19) =1,0 10-5 eV.

Pour déterminer la raideur inconnue d'n ressort A, on mesure la période d'un pendule élastique vertical en accrochant une charge de masse m au bout de ce ressort. On utilise un second pendule élastique formé d'un solide de même masse m et d'un ressort B de raideur connue kB =35 N m-1.
les deux pendules sont placés côte à côte. Ils sont ensuite écartés de leur poistion d'origine et lachés en même temps. On dénombre les oscillations effectuées par chacun des deux ressorts A et B entre l'instant initial et l'instant où ils repassent ensemble par la même position extrémale. Sachant que 10 périodes du pendule de raideur inconnue ( ressort A) ont la même durée que 11 périodes du second pendule ( ressort B), donner la raideur du ressort A.
TA = 2 p(m / kA)½ ; TB = 2 p(m / kB)½ ; 10 TA = 11TB.
10 / kA½ = 11  / kB½ ; kA =100 / 121 kB =   100 / 121 *35 =28,96 ~29 N m-1.
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Questions de cours . ( 2012 ).
Définir et donner les conditions de réalisation de la fission nucléaire.

La fission est une réaction nucléaire provoquée au cours de laquelle un noyau lourd "fissible" donne naissance à deux noyaux plus légers. La réaction se fait avec perte de masse et dégagement d'énergie.

 


Définir un référentiel galiléen, décrire les référentiels géocentrique et héliocentrique.

référentiel galiléen : dans ce référentiel le principe d'inertie ou 1ère loi de Newton s'applique " un point matériel pseudo-isolé demeure dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme".

Le référentiel héliocentrique a pour origine le Soleil et des axes pointant vers des étoiles lointaines qui paraissent fixes.
Le référentiel géocentrique a pour origine le centre de la Terre et des axes parallèles à ceux du référentiel héliocentrique.

Enoncer les lois de Kepler.

Première loi ou loi des orbites : dans le référentiel héliocentrique, l'orbite de chaque planète est une ellipse dont l'un des foyers est le centre du soleil.

Deuxième loi de Kepler, ou "loi des aires".

" le rayon vecteur joignant le centre de la planète à l'astre central décrit des surfaces équivalentes pendant des durées égales".
Montrer, en s’aidant éventuellement d’un schéma, que la vitesse du satellite MSG-2 n'est pas constante sur son orbite de transfert. Préciser en quels points de son orbite de transfert sa vitesse est :- maximale ; - minimale.
 

Loi des aires : le satellite passe de P à P1 et de A à A1 pendant la même durée : aire S1= aire S2.

Troisième loi de Kepler : pour des satellites en orbite autour d'un astre, le carré de la période de révolution est proportionnelle au cube du rayon de l'orbite.
T2 = 4 p2 / (GM) r3.




Scintigraphie thyroïdienne ( 2011 ).
L'isotope 12353I est préparé par réaction nucléaire entre un deutérium 21H de haute énergie, et du tellure 12252Te. Ecrire l'équation correspondante en précisant les lois de conservation utilisées et le nom de la particule émise.
21H +12252Te ---> 12353I + 10n ( neutron).
Conservation de la charge : 1+52 = 53+0 ;conservation du nombre de nucléons : 2+122 = 123 +1.
On donne les constantes radioactives de 123I ( 1,46 10-5 s-1 )  et de 13153I (1,00 10-6 s-1). Calculer les temps de demi-vie correspondants.
123I  : ln2 / (1,46 10-5)=4,75 104 s~13,2 h ; 13153I : ln2 / (1,00 10-6)=6,93 105 s~8,0 jours.
Calculer la constante radioactive du 99Tc si sa demi-vie est égale à 6,0 heures.
ln2 / (6,0 *3600) =3,2 10-5 s-1 .
 Pour effectuer des scintigraphies, le service de médecine commande un flacon d'une solution d'iodure de sodium avec de l'iode 123. A 8 heures,l'activité e la solution est de 31,3 MBq. En déduire l'activité de la solution à 10 heures.
A = A0 exp(-lt) =31,3 exp(-1,46 10-5 *2*3600)=28,177 ~28,2 MBq.
On injecte au patient une dose correspondant à une activité A = 7,5 MBq. Quel est le nombre de noyaux radioactifs injectés au patient ?
A = l N ; N = A / l = 7,5 106 / (1,46 10-5) = 5,1 1011.

Questions de cours ( 2011 ).
Le phénomène de résonance  : influence de l'amortissement ( illustrer par une figure ). Citer deux exemples de résonance.

La courbe donnant les variations de l'amplitude des oscillations du résonateur en fonction de la fréquence qui lui est imposée par l'excitateur s'appelle courbe de résonance.
Si l'amortissement augmente la fréquence de résonance diminue et la résonance devient plus floue. La résonance disparaît si l'amortissement devient très important.

Suspension d'un véhicule ; circuit RLC lorsque les effets inductif et capacitif se compensent.

Enoncer la troisième loi de Newton : 

Interaction entre un objet A et un objet B : si un solide noté A exerce sur un solide noté B une force notée F A / B, alors B exerce sur A une force notée F B / A . Les deux forces associées à une même interaction sont toujours égales et opposées.


Milieu dispersif et milieu non dispersif.
Dans un milieu dispersif, la célérité des ondes dépend de la fréquence. Un prisme de verre est un milieu dispersif pour la lumière solaire.
Lumière monochromatique et polychromatique : définitions.
La lumière laser est quasi-monochromatique : une seule fréquence et une seule couleur. La lumière solaire est polychromatique : on y retrouve toutes les couleurs de l'arc en ciel.


  

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