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Physique 2004 Pilote de Ligne ENAC
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Physique 2004 Pilote de Ligne ENAC

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Description

Examen du Supérieur ENAC. Sujet de Physique 2004. Retrouvez le corrigé Physique 2004 sur Bankexam.fr.

Sujets

Physique
2004
Énaction

Informations

Publié par
Publié le 25 juillet 2008
Nombre de lectures 127
Langue Français

Extrait

AC
EPL - SESSION 2004
ÉNONCÉ
Questions liées.
[1,2,3,4,5,6] [7,8,9,10,11,12] [13,14,15,16,17,18] [19,20,21,22,23,24] [25,26,27,28,29,30]
1.
Un miroir sphérique de centre C et de sommet S est plongé dans un milieu homogène et isotrope
d'indice n. Dans la suite,
toutes les distances algébriques sont comptées positivement dans le sens de
propagation de la lumière incidente
. Exprimer la vergence V du miroir.
a)
SC
n
2
V
−
=
b)
SC
n
2
V
−
=
c)
SC
n
V
=
d)
n
2
SC
V
−
=
2.
Donner les positions des foyers objet F et image F' du miroir.
a)
F est situé au milieu du segment [SC] et F' est symétrique de F par rapport au sommet S.
b)
F' est situé au milieu du segment [SC] et F est symétrique de F' par rapport au centre C.
c)
F et F' sont confondus et situés au milieu du segment [SC].
d)
F et F' sont rejetés à l'infini.
3.
Quelle doit être la vergence V d'un miroir sphérique placé dans l'air (indice n = 1) pour qu'il donne
d'un
objet réel
, placé à 10 m du sommet, une image
droite
(de même sens que l'objet) et
réduite
dans le
rapport 5 ?
a)
V =
−
0,4
δ
b)
V =
−
12,2
δ
c)
V = 3,7
δ
d)
V = 12
δ
4.
Quelle est la nature d'un tel miroir ?
a)
Convergent et convexe.
b)
Divergent et concave.
c)
Divergent et convexe.
d)
Convergent et concave.
5.
Un objet est placé dans un plan orthogonal à l'axe optique du miroir passant par le centre C. Où se
trouve l'image ?
a)
L'image se trouve dans le même plan passant par C.
b)
L'image se trouve dans le plan focal image du miroir.
c)
L'image est rejetée à l'infini.
d)
L'image se trouve dans le plan passant par le sommet S du miroir.
6.
Exprimer dans ce dernier cas le grandissement G du miroir.
a)
G = 1
b)
2
1
G
−
=
c)
G = 2
d)
G =
−
1
Le dipôle AB représenté sur le schéma de la figure ci-contre est
alimenté par une source idéale de tension de force électromotrice
instantanée
(
)
(
)
t
sin
2
E
t
e
0
ω
=
.
7.
Exprimer L en fonction de R, C et
ω
pour que le dipôle AB soit
équivalent à une résistance pure R
eq
.
a)
2
2
2
C
R
1
RC
L
ω
+
ω
=
b)
ω
+
=
RC
1
C
R
L
2
c)
2
2
2
2
C
R
1
C
R
L
ω
+
=
d)
ω
−
ω
=
RC
1
RC
L
8.
Calculer L sachant que R = 100
Ω
, C = 100/3
µ
F et
ω
= 400 rad.s
−
1
.
a)
L = 120 mH
b)
L = 200 mH
c)
L = 50 mH
d)
L = 37 mH
E
I
I
1
I
2
A
D
B
C
R
L
EPL – SESSION 2004
AC
70
9.
La valeur efficace de la force électromotrice du générateur vaut E
0
= 180 V. Calculer la valeur
efficace de l'intensité I du courant dans la bobine.
a)
I = 1,2 A
b)
I = 3,7 A
c)
I = 4,2 A
d)
I = 5 A
10.
Calculer les valeurs efficaces des différences de potentiel u
AD
et u
DB
.
a)
U
AD
= 100 V et U
DB
= 250 V
b)
U
AD
= 45 V et U
DB
= 135 V
c)
U
AD
= 240 V et U
DB
= 300 V
d)
U
AD
= 180 V et U
DB
= 45 V
11.
Calculer les valeurs efficaces I
1
et I
2
des intensités des courants circulant respectivement dans la
résistance et dans le condensateur.
a)
I
1
= 1 A et I
2
= 4 A
b)
I
1
= 3 A et I
2
= 4 A
c)
I
1
= 2 A et I
2
= 7 A
d)
I
1
= 7 A et I
2
= 2 A
12.
Calculer la puissance moyenne
P
sur une période consommé par le dipôle AB.
a)
P
= 1200 W
b)
P
= 120 W
c)
P
= 75 W
d)
P
= 900 W
13.
Une cloche cylindrique de masse m, dont l'épaisseur des parois est négligeable, est renversée puis
plongée verticalement dans une cuve remplie d'eau. On désigne
respectivement par S et H
0
la section et la hauteur du cylindre, par
ρ
la
masse volumique de l'eau et par p
0
la pression atmosphérique extérieure.
La cloche s'enfonce dans le liquide en emprisonnant un volume d'air
initial égal à son volume intérieur (
voir figure ci-contre
). La répartition de
la masse de la cloche est telle que dans son état d'équilibre final, elle
flotte en restant verticale.
On négligera la masse volumique de l'air devant celle de l'eau et l'on
supposera que la pression de l'air (
que l'on assimilera à un gaz parfait
) à
l'intérieur du récipient est uniforme.
Exprimer la hauteur h de la partie immergée du récipient.
a)
0
0
H
S
p
mg
mg
h
+
=
b)
0
0
H
S
p
mg
mg
S
m
h
+
+
ρ
=
c)
S
m
H
h
0
ρ
−
=
d)
S
m
H
mg
S
p
mg
h
0
0
ρ
−
+
=
14.
Exprimer le volume V
1
de l'air emprisonné dans la cloche.
a)
0
0
2
0
1
H
S
p
mg
S
p
V
+
=
b)
0
2
0
0
1
H
S
p
S
p
mg
V
+
=
c)
0
2
0
1
H
mg
S
p
V
=
d)
0
2
0
1
H
S
p
mg
V
=
15.
Calculer la pression p
1
de l'air dans la cloche.
a)
gh
p
p
0
1
ρ
+
=
b)
0
0
1
gH
p
p
ρ
+
=
c)
(
)
h
H
g
p
0
1
−
ρ
=
d)
S
mg
p
p
0
1
+
=
16.
Une vanne située dans la partie supérieure de la cloche permet d'évacuer une quantité d'air
suffisante pour que la cloche s'enfonce jusqu'à ce que la base du cylindre affleure juste la surface de l'eau
dans la cuve. Calculer la pression p
2
de l'air dans la cloche.
a)
0
0
2
gH
p
p
ρ
+
=
b)
S
mg
p
p
0
2
+
=
c)
0
0
2
gH
2
p
p
ρ
+
=
d)
S
mg
p
2
=
17.
Calculer le volume V
2
de l'air dans la cloche.
a)
ρ
=
m
V
2
b)
ρ
=
m
2
V
2
c)
0
2
0
2
H
mg
S
p
V
=
d)
0
2
0
0
2
H
S
p
S
p
mg
V
+
=
18.
La cloche vide est maintenant déposée à l'endroit sur l'eau et elle est remplie d'un liquide de masse
volumique
ρ
0
>
ρ
. Quel est le volume maximal V
M
de liquide que l'on peut mettre dans la cloche avant
qu'elle coule ?
a)
ρ
−
ρ
=
m
SH
V
0
0
M
b)
ρ
ρ
=
0
0
M
SH
V
c)
0
0
M
m
SH
V
ρ
−
ρ
=
d)
0
0
M
SH
V
ρ
ρ
=
h
H
H
0
S
Air
Eau
Air
p
0
PHYSIQUE - ÉNONCÉ
AC
71
19.
Un récipient à parois adiabatiques est séparé en deux compartiments par une paroi adiabatique.
Dans l'état d'équilibre initial, chaque compartiment contient un gaz parfait diatomique dont on notera
respectivement c
p
et c
V
les capacités thermiques molaires à pression et à volume constants et R la
constante des gaz parfaits. On désigne respectivement par
n
1
, p
1
, T
1
et n
2
, p
2
, T
2
le nombre de moles, la pression et la
température des gaz contenus dans les compartiments (1)
et (2) (
voir figure ci-contre
).
La paroi séparant les deux compartiments est supprimée.
Calculer la température finale T
f
du mélange des deux gaz
à l'équilibre. On supposera que le mélange des deux gaz
se comporte également comme un gaz parfait.
a)
2
1
2
1
f
n
n
T
T
T
+
+
=
b)
2
T
n
T
n
T
2
2
1
1
f
+
=
c)
2
1
2
2
1
1
f
n
n
T
n
T
n
T
+
+
=
d)
2
T
T
T
2
1
f
+
=
20.
Exprimer la pression p
f
du mélange.
a)
2
2
2
1
1
1
2
2
1
1
2
1
f
p
T
n
p
T
n
T
n
T
n
p
p
p
+
+
=
b)
1
2
2
1
2
2
1
1
2
1
f
p
T
p
T
T
n
T
n
p
p
p
+
+
=
c)
2
2
1
1
2
2
1
1
2
1
f
p
T
p
T
T
n
T
n
p
p
p
+
+
=
d)
1
2
2
2
1
1
2
2
1
1
2
1
f
p
T
n
p
T
n
T
n
T
n
p
p
p
+
+
=
21.
Exprimer les pressions finales p
f1
et p
f2
de chacun des gaz dans le mélange en fonction de p
f
, n
1
et n
2
.
a)
f
2
1
1
2
f
f
2
1
2
1
f
p
n
n
n
p
et
p
n
n
n
p
+
=
+
=
b)
f
2
1
2
2
f
f
2
1
1
1
f
p
n
n
n
p
et
p
n
n
n
p
+
=
+
=
c)
f
2
1
2
1
2
f
f
2
1
2
1
1
f
p
n
n
n
n
p
et
p
n
n
n
n
p
+
=
+
=
d)
p
f1
= p
f
et p
f2
= p
f
22.
Calculer la variation d'entropie
∆
S
(1)
du système constitué par l'ensemble des deux gaz parfaits en
fonction de p
1
, p
2
, T
1
, T
2
et T
f
lorsque n
1
= n
2
= 1.
a)
(
)
2
ln
R
2
p
p
p
ln
R
T
T
T
ln
c
S
2
f
2
1
2
1
2
f
p
1
+
+
=
∆
b)
(
)
2
ln
R
2
p
p
p
ln
R
T
T
T
ln
c
S
2
1
2
f
2
f
2
1
p
1
+
+
=
∆
c)
(
)
2
ln
R
2
p
p
p
ln
R
T
T
T
ln
c
S
2
1
2
f
2
f
2
1
p
1
−
+
=
∆
d)
(
)
+
=
∆
2
f
2
1
2
1
2
f
p
1
p
p
p
ln
R
T
T
T
ln
c
S
23.
Calculer la variation d'entropie
∆
S
(2)
du système constitué par l'ensemble des deux gaz parfaits
lorsque T
1
= T
2
= T
0
, p
1
= p
2
= p
0
et n
1
= n
2
= 1.
a)
∆
S
(2)
= 0
b)
(
)
2
ln
R
2
S
2
−
=
∆
c)
(
)
4
ln
R
2
S
2
=
∆
d)
(
)
2
ln
R
2
S
2
=
∆
24.
Calculer la variation d'entropie
∆
S
(3)
du système constitué par l'ensemble des deux gaz parfaits lorsque
T
1
= T
2
= T
0
, p
1
= p
2
= p
0
et lorsque les molécules qui remplissent chaque compartiment sont identiques.
a)
(
)
2
ln
R
2
S
3
=
∆
b)
∆
S
(3)
= 0
c)
(
)
2
ln
R
2
S
3
−
=
∆
d)
(
)
4
ln
R
2
S
3
=
∆
25.
Un mobile P assimilé à un point matériel de masse m,
se déplace sur un rail situé dans un plan vertical. Le rail
comporte une partie IA constituée d'un demi-cercle de centre
C et de diamètre IA = 2r. On néglige tout frottement et la
liaison entre le mobile et le rail est unilatérale c'est-à-dire que
la réaction
R
exercée par le rail sur le mobile ne peut changer
de sens. La position du point P lorsque sa trajectoire est à
l'intérieur du demi-cercle est repérée par l'angle
θ
= (
CI
,
CP
)
(
voir figure ci-contre
). On désigne par g la norme de
l'accélération de la pesanteur.
A l'instant t = 0, le mobile est libéré en H sans vitesse initiale à
la hauteur h au-dessus de I, point le plus bas du demi-cercle.
Exprimer en fonction de r, h, g et
θ
la norme V
P
de la vitesse
(1)
(2)
n
p
T
1
1
1
n
p
T
2
2
2
y
H
h
A
C
P
x
I
r
θ
g
O
EPL – SESSION 2004
AC
72
du point P lorsqu'il est à l'intérieur du demi-cercle.
a)
(
)
[
]
θ
−
−
=
cos
1
r
h
g
2
V
P
b)
θ
=
cos
gh
2
V
P
c)
(
)
[
]
θ
−
+
=
sin
1
r
h
g
2
V
P
d)
[
]
θ
−
=
cos
r
h
g
2
V
P
26.
Donner l'expression de la norme R de la réaction exercée par le rail sur le point P.
a)
(
)
θ
+
−
=
cos
r
r
h
r
mg
2
R
b)
(
)
θ
−
+
=
cos
r
r
h
r
mg
2
R
c)
(
)
θ
+
−
=
sin
r
r
h
r
mg
2
R
d)
(
)
θ
+
−
=
cos
r
3
r
2
h
2
r
mg
R
27.
De quelle hauteur minimale h
m
doit-on lâcher le mobile sans vitesse initiale en H pour qu'il arrive
jusqu'en A, point le plus haut du demi-cercle ?
a)
r
2
5
h
m
=
b)
h
m
= 2r
c)
h
m
= r
d)
r
2
3
h
m
=
28.
Donner dans ces conditions (h = h
m
) l'expression de la réaction R
I
en I, point le plus bas de la
trajectoire.
a)
R
I
= 3mg
b)
R
I
= 2mg
c)
R
I
= 6mg
d)
mg
2
5
R
I
=
29.
Exprimer la norme V
A
de la vitesse du mobile lorsqu'il arrive au point A après avoir été lâché sans
vitesse initiale depuis une hauteur h = h
m
.
a)
gr
2
V
A
=
b)
gr
V
A
=
c)
gh
2
V
A
=
d)
V
A
= 0
30.
On désigne par x
C
l'abscisse du centre du demi-cercle. Calculer, pour h = h
m
, l'abscisse x
0
du point
P lorsque la trajectoire du mobile coupe l'axe Ox tangent au demi-cercle en I après être passée par le point A.
a)
x
0
= x
C
b
)
x
0
= −
r
c)
x
0
= x
C
−
2r
d)
x
0
= 0
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