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DÉPARTEMENT DU PREMIER CYCLE ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– DEVOIR DE SYNTHÈSE DE PHYSIQUE 14 Juin2006 Durée: 3 heures (09h -12h)
Tout document est interdit. Toute calculatrice d’un modèle autre que celui autorisé, est interdite. Lesélèves sont priés : - d'indiquer leurnometgroupe, lenombred’intercalaires, soigneusement numérotées, - d’écrire très lisiblement, de soigner la rédaction, l’orthographe et la présentation matérielle ; - d'indiquer ou d'énoncer les lois ou principes utilisés, de justifier les résultats par des explications (claires, précises, concises) indispensablesàune bonne compréhension de la solution proposée ; - de mettre enévidence les résultats littéraux ou numériques (les principauxétant encadrés en couleur autre que rouge). BAREME APPROXIMATIF sur 40: I :10 pts ; II :14 pts ; III : 15 pts ; tenue copies :1 pt
Problème I : Balance électrostatique Les deux armatures d'un condensateur sont deux disques métalliques (A) et (B) de surface S et de masse Ma, d'axe commun z'Oz dont un vecteur unitaire ascendant estuz.La distance entre (A) et (B) est z. Les potentiels de (A) et (B) sont VAet VB. (A) est placé sur un support isolant et fixe. (B) est suspendu par deux ressorts parfaitement isolants et peut se déplacer suivant l'axe z (figure 1). On suppose les armatures infinies dans des directions perpendiculaires à z. Le champ de pesanteur est. g= -g uz z
u
(B)
e
(A)
(B)
(A)
M-m
Figure I.1
 L'espaceentre les armatures est vide. Lorsque les potentiels VAV etB sont nuls, le système est en équilibre lorsque (B) porte une masse M, la distance entre les armatures est alors z=e. Si on porte (A) au potentiel U positif en maintenant VB=0, soit U=VA-VB, il faut remplacer la masse M par M-m pour obtenir la même distance z=e entre les armatures. On obtient l'état d'équilibre (I).
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