Exetat Physique 2023_Scientifique
1. À l’occasion du rallye organisé sur la nationale n°1 entre Matadi et Kinshasa, on observe une motocyclette de masse \(45\mathrm{\ kg}\) qui aborde une pente de \(6\%\). Dans le cas où les frottements sont équivalents à une force unique \(f = 15\mathrm{\ N}\) parallèle à la route et opposée au mouvement, la force motrice \(\|F\|\) pour que la moto monte à une vitesse constante vaut :
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2. Un artiste musicien invité à une fête de collation roule à bord de sa jeep (4x4) de masse \( \mathrm{1.500\ kg} \). La vitesse de sa jeep augmente de \( \mathrm{36\ Km/h} \) à \( \mathrm{108\ Km/h} \) en \( \mathrm{25\ s} \).
La variation de son énergie cinétique vaut :
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3. Pendant la saison sèche, il fait extrêmement froid. Un centre de santé disponibilise un stère de bois de chauffage. Le potentiel énergétique de ce stère est de 2.000 KWh, mais lors de la combustion, un poêle à bois ne restitue que 400 KWh sous forme de chaleur.
Le rendement du poêle à bois vaut :
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4. Une personne pose un solide de masse \( \mathrm{m=50\ kg} \) sur un plan incliné faisant un angle de \( \mathrm{30^{\circ}} \) avec l’horizontal.
Ce corps est retenu par un fil (voir figure ci-contre) de masse négligeable parallèle au plan incliné (frottement négligeable).
Prendre : \( \mathrm{g=9,8\ m/s^2} \) ; \( \mathrm{\cos 30^{\circ} = 0,866} \) ; \( \mathrm{\sin 30^{\circ} = 0,5} \).
La réaction au mouvement du solide vaut :
On donne : \(\mathrm{1 \ \mu g = 10^{-6} \ g}\). Masse atomique : \(\mathrm{I = 127}\), \(\mathrm{C = 12}\), \(\mathrm{H = 1}\), \(\mathrm{O = 16}\), \(\mathrm{S = 32}\), \(\mathrm{Cl = 35,5}\), \(\mathrm{K = 39,0}\), \(\mathrm{Mn = 55,0}\), \(\mathrm{Na = 23,0}\). Consignes : - On néglige toutes les forces dues à l’air. - Valeur du champ de pesanteur : \(\mathrm{g = 10 \ m/s^{2}}\). - \(\mathrm{\pi^{2} = 10}\).
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5. Soit la relation générale de l’impédance du courant alternatif sinusoïdal : \( \mathrm{Z = \sqrt{R^2 + (L\omega - \frac{1}{c\omega})^2}} \).
La réactance inductive (inductance) d’une bobine de \( \mathrm{3\ mH} \) dans un circuit de \( \mathrm{500\ Hz} \) vaut :
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6. En lâchant d'une certaine hauteur au même instant un papier duplicateur et un caillou, on observe 2 comportements différents dus à la résistance de l'air.
Pour un véhicule dont le coefficient (\( \mathrm{K = 0,3} \)), avec une surface de maître-couple de l'ordre de \( \mathrm{2\ m^2} \) qui roule à \( \mathrm{50\ Km/h} \), la résistance de l'air qui s'exerce sur lui a pour valeur :
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7. À l’occasion du rallye organisé sur la nationale n°1 entre Matadi et Kinshasa, on observe une motocyclette de masse \( \mathrm{45\ kg} \) qui aborde une pente de \( \mathrm{6\%} \). Dans le cas où les frottements sont équivalents à une force unique \( \mathrm{f = 35\ N} \) parallèle à la route et opposée au mouvement, la force motrice \( \mathrm{\|F\|} \) pour que la moto monte à une vitesse constante vaut :
Prendre \( \mathrm{g= 10\ m/s^2} \).
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8. Un artiste musicien invité à une fête de collation roule à bord de sa jeep (4x4) de masse \( \mathrm{1.500\ kg} \). La vitesse de sa jeep augmente de \( \mathrm{72\ Km/h} \) à \( \mathrm{144\ Km/h} \) en \( \mathrm{25\ s} \).
La variation de son énergie cinétique vaut :
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9. Pendant la saison sèche, il fait extrêmement froid.
Un centre de santé disponibilise un stère de bois de chauffage. Le potentiel énergétique de ce stère est de \(2.000\text{ KWh}\), mais lors de la combustion, un poêle à bois ne restitue que \(700\text{ KWh}\) sous forme de chaleur.
Le rendement du poêle à bois vaut :
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10. Une personne pose un solide de masse \( \mathrm{m=45\ kg} \) sur un plan incliné faisant un angle de \( \mathrm{30^{\circ}} \) avec l'horizontal. Ce corps est retenu par un fil (voir figure ci-contre) de masse négligeable parallèle au plan incliné (frottement négligeable).
Prendre : \( \mathrm{g=9,8\ m/s^2} \) ; \( \mathrm{\cos 30^{\circ} = 0,866} \) ; \( \mathrm{\sin 30^{\circ} = 0,5} \).
La réaction au mouvement du solide vaut :
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11. Soit la relation générale de l’impédance du courant alternatif sinusoïdal : \( \mathrm{Z = \sqrt{R^{2} + (L\omega - \frac{1}{c\omega})^{2}}} \).
La réactance inductive (inductance) d’une bobine de \( \mathrm{5\ mH} \) dans un circuit de \( \mathrm{500\ Hz} \) vaut :
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12. En lâchant d'une certaine hauteur au même instant un papier duplicateur et un caillou, on observe 2 comportements différents dus à la résistance de l'air.
Pour un véhicule dont le coefficient (K= 0,3), avec une surface de maître-couple de l'ordre de \( \mathrm{2m^2} \) qui roule à 36 Km/h, la résistance de l'air qui s'exerce sur lui a pour valeur :
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13. Après avoir mâché les « chewing gum », les enfants réalisent des billes avec lesquelles ils jouent sur une table.
Une bille \( \mathrm{B_1} \) de masse \( \mathrm{m_1 = 200g} \) dont le centre d'inertie \( \mathrm{G_1} \) est animée d'une vitesse \( \mathrm{v_1 = 2m/s} \), vient heurter une autre bille \( \mathrm{B_2} \) de masse \( \mathrm{m_2 = 300g} \) de centre d'inertie \( \mathrm{G_2} \).
Les 2 billes restent accolées après choc.
La quantité de mouvement de la bille \( \mathrm{B_2} \) avant le choc vaut (en Kgm/s) :
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14. Dans un champ de concentration de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), les infirmières utilisent un pèse-bébé monté avec un ressort de masse négligeable et de raideur \( \mathrm{49\ N/m} \). Si l'on accroche à l'extrémité du ressort un bébé de masse \( \mathrm{m = 5.000\ g} \) en un lieu où \( \mathrm{g = 9,8\ m/s^2} \).
La valeur de l'allongement \( \mathrm{x} \) du ressort vaut :
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15. Le Gouvernement de la R.D.C a installé une fibre optique d'un réseau de communication.
On constate que dans le cœur de la fibre optique la lumière transmet des informations.
Si la lumière parcourt 50 Km en 0,25 s dans le cœur de la fibre, la vitesse de propagation de cette lumière, exprimée en m/s, vaut :
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16. Pendant une course de piétons, un piéton pesant \( \mathrm{800\ N} \) parcourt \( \mathrm{1,2\ km} \) en \( \mathrm{4\ minutes} \).
Si \( \mathrm{g = 9,8\ m/s^{2}} \), la masse de ce piéton vaut :
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17. Au cours d'un voyage, une personne fatigue se repose sur un pont d'une rivière et jette une pierre qui touche la surface d'eau au bout de 3 secondes.
La hauteur du pont a pour valeur :
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18. Une personne au bord d’une rivière observe un bateau au mouillage qui monte et descend de 2 m toutes les 6 secondes quand les vagues dont les crêtes sont distantes de 30 m l’atteignent.
La fréquence des vagues vaut (en Hz) :
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19. Après avoir mâché les « chewing gum », les enfants réalisent des billes avec lesquelles ils jouent sur une table.
Une bille \( \mathrm{B_1} \) de masse \( \mathrm{m_1 = 200g} \) dont le centre d'inertie \( \mathrm{G_1} \) est animée d'une vitesse \( \mathrm{v_1 = 2m/s} \), vient heurter une autre bille \( \mathrm{B_2} \) de masse \( \mathrm{m_2 = 300g} \) de centre d'inertie \( \mathrm{G_2} \).
Les 2 billes restent accolées après choc.
La quantité de mouvement de la bille \( \mathrm{B_1} \) avant le choc vaut (en Kgm/s) :
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20. Dans un champ de concentration de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), les infirmières utilisent un pèse-bébé monté avec un ressort de masse négligeable et de raideur \( \mathrm{49\ N/m} \). Si l'on accroche à l'extrémité du ressort un bébé de masse \( \mathrm{m = 2.500g} \) en un lieu où \( \mathrm{g = 9,8m/s^{2}} \).
La valeur de l'allongement \( \mathrm{x} \) du ressort vaut :
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21. Le Gouvernement de la R.D.C a installé une fibre optique d’un réseau de communication.
On constate que dans le cœur de la fibre optique la lumière transmet des informations.
Si la lumière parcourt 40 Km en 0,25 s dans le cœur de la fibre, la vitesse de propagation de cette lumière, exprimée en m/s, vaut :
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22. Pendant une course de piétons, un piéton pesant 810 N parcourt 1,2 km en 4 minutes.
Si \( \mathrm{g = 9,8\ m/s^{2}} \), la masse de ce piéton vaut :
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23. Au cours d’un voyage, une personne fatigue se repose sur un pont d’une rivière et jette une pierre qui touche la surface d’eau au bout de 4 secondes.
La hauteur du pont a pour valeur :
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24. Une personne au bord d’une rivière observe un bateau au mouillage qui monte et descend de 2 m toutes les 12 secondes quand les vagues dont les crêtes sont distantes de 30 m l’atteignent.
La fréquence des vagues vaut (en Hz) :
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