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Physique 2008 Pilote de Ligne ENAC

11 pages
Examen du Supérieur ENAC. Sujet de Physique 2008. Retrouvez le corrigé Physique 2008 sur Bankexam.fr.
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ECOLE NATIONALE DE L'AVIATION CIVILE          CONCOURS DE RECRUTEMENT D'ELEVES PILOTE DE LIGNE    __________  
 
     
Coefficient : 1    
EPREUVE DE PHYSIQUE __________  
Durée : 2 Heures  
  Le sujet comporte :  1 page de garde,  2 pages (recto-verso) d'instructions pour remplir le QCM,  1 page avertissement,  6 pages de texte numérotées de 1 à 6     CALCULATRICE A
UTORISEE
 
 
 
ANNEE 2008
ECOLE NATIONALE DE L'AVIATION CIVILE EPL/S 2008   ÉPREUVE DE PHYSIQUE   A LIRE TRÈS ATTENTIVEMENT  L'épreuve de physique de ce concours est un questionnaire à choix multiple qui sera corrigé automatiquement par une machine à lecture optique.  ATTENTION, IL NE VOUS EST DÉLIVRÉ QU'UN SEUL QCM  1) Vous devez coller dans la partie droite prévue à cet effet, l'étiquette correspondant à l'épreuve que vous passez, c'est-à-dire épreuve de physique (voir modèle ci-dessous).  POSITIONNEMENT DES ÉTIQUETTES  Pour permettre la lecture optique de l'étiquette, le trait vertical matérialisant l'axe de lecture du code à barres (en ha
 Pour remplir ce QCM, vous devez utiliser un STYLO BILLE ou une POINTE FEUTRE de couleur NOIRE. Utilisez le sujet comme brouillon et ne retranscrivez vos réponses qu'après vous être relu soigneusement. Votre QCM ne doit pas être souillé, froissé, plié, écorné ou porter des inscriptions superflues, sous peine d'être rejeté par la machine et de ne pas être corrigé. 5) Cette épreuve comporte 40 questions, certaines, de numéros consécutifs, sont liées. La liste des questions est donnée au début du texte du sujet lui même   Chaque question comporte au plus deux réponses exactes.
ÉCOLE NATIONALE DE L'AVIATION CIVILE ICNA 2007  6) A chaque question numérotée entre 1 et 40, correspond sur la feuille-réponses une ligne de cases qui porte le même numéro (les lignes de 41 à 100 sont neutralisées). Chaque ligne comporte 5 cases A, B, C, D, E. Pour chaque ligne numérotée de 1 à 40, vous vous trouvez en face de 4 possibilités:  
 décidez de ne pas traiter cette questionsoit vous , la ligne correspondante doit rester vierge.  soit vous jugez que la question comporte une seule bonne réponse,
vous devez noircir l'une des cases A, B, C, D.   soit vous jugez que la question comporte deux réponses exactes, vous devez noircir deux des cases A, B, C, D et deux seulement.  soit vous jugez qu'aucune des réponses proposées A, B, C, D n'est bonne, vous devez alors noircir la case E.  En cas de réponse fausse, aucune pénalité ne sera appliquée.  7)EXEMPLES DE RÉPONSES  Exemple I : Question 1 : Pour une mole de gaz réel: A) liom0PV RT, quelle que soit la nature du gaz. P B)PV = RT quelles que soient les conditions de pression et température. C)des chaleurs massiques dépend de l'atomicitéLe rapport . D)L'énergie interne ne dépend que de la température.  Exemple II:Question 2: Pour un conducteur ohmique de conductivité électrique , la forme locale de la loi d'OHM est: )& &E&&)&&&)& A)j B)jE C)E²j D)j²E 
 Exemple III : Question 3 :  A) Le travail lors d'un cycle monotherme peut être négatif B)chaleur à une source chaude et en restitue à la source froideUne pompe à chaleur prélève de la . C)Le rendement du cycle de CARNOT est  1T2. T1 D phénomène de diffusion moléculaire est un phénomène réversible.) Le Vous marquerez sur la feuille réponse :
 
 
 AVERTISSEMENTS  Dans certaines questions, les candidats doivent choisir entre plusieurs valeurs numériques. Nous attirons leur attention sur les points suivants : 1 - Les résultats sont arrondis en respectant les règles habituelles (il est prudent d’éviter les arrondis -on des arrondis peu précis - sur les résultats intermédiaires). 2 - Les valeurs fausses qui sont proposées sont suffisamment différentes de la valeur exacte pour que d’éventuelles différences d’arrondi n’entraînent aucune ambiguïté sur la réponse. __________________________________    QUESTIONS LIEES  
[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]  [31,32,33,34,35,36]  
 1.— Le schéma de la figure ci-contre représente un pont diviseur de tension obtenu en associant en série un résistor de résistanceR2et un circuit constitué d'un résistor de résistanceR1et d'un condensateur de capacitéCconnectés en parallèle. Le pont diviseur de tension est alimenté par une source de tension sinusoïdale de pulsation délivrant la tension d'entrée vet Vecost. On désigne parvet Vecostla valeur instantanée de la tension de sortie prélevée aux bornes du condensateur.Ve etVS les sont amplitudes complexes associées respectivement aux tensions d'entrée et de sortie et représente le déphasage de la tension de sortie par rapport à la tension d'entrée. Montrer que l'on peut mettre la fonction de transfertTjZ VVssous la forme :T1Tj0 e
ExprimerT0 A)T0RR1 B)T0R1R2R2 2 2. — Donner l'expression de0. R ZR12 A)Z0R11C B)0R1R2C
 
 
C)T0RR2  1
 
1 C)Z0R C  2
3. - On donneR11M:,R210M:etC11pF 
D)T0RR1R 12
0
1 D)Z01 RR2C
Calculer la valeurf0du signal de sortie par rapport àde la fréquence correspondant à une atténuation de 3 dB sa valeur maximale. A)f015, 9kHz B)f075, 3kHz C)f07,1kHz D)f08, 6kHz 4. — Montrer que l'équation différentielle à laquelle obéit la valeur instantanéevstde la tension de sortie peut se mettre sous la forme :dvssG0v Wvdte Exprimer .
A)W R1R2C 
R R C W B)R112R2
C)
R1C 
D)R2C 
5. — ExprimerGo. 1 D)G0R1 A)G0RR2 B)G0R2R2R1 C)G0RR12R2R1  6.Parmi les quatre figures ci-dessous, quelle est celle qui représente la loi d'évolution en fonction du temps de la tension de sortievstlorsque la tension d'entrée est un échelon de tension d'amplitudeV0.
      _______________________________________________________________________________  7. — Onappelledistance de vision distincted'un œil la distance d sépare un objet dont l'image sur la rétine est nette, du qui centre optiqueCde cet œil que l'on assimile à une lentille mince. Grâce à la propriété d'accommodation du cristallin,dpeut varier entre unedistance maximale de vision distincted et une distance minimale de vision distinctedm. Pour un œil normal, dm =20 cm etdM=f. Un observateur dont la vision est normale, se sert d'une lentille mince convergenteC de centre optiqueO de distance focale et imagef' comme d'une loupe. Il observe l'image virtuelleA'B' que donne la loupe d'un objet réelAB. En s'aidant de considérations géométriques (cf. Figure ci-contre) et de la relation de conjugaison des lentilles minces, exprimer la quantitéGA'B'AB en fonction def' , dedA'C de la distance etGOC qui sépare le centre optiqueOde la lentille(L)du centre optiqueCde l'œil. Gf'f' ' A)Gtd2f)  B'td2)  CGtd D)Gtdff' 
8. Lorsque l'observateur regarde un objet —AB à travers la loupe, il voit son imageA'B' sous l'angle ' . Lorsqu'il enlève la loupe sans changer la distance de l'objet à son œil, il voit cet objetAB (cf.sous l'angle figure ci-dessus). On définit le grossissementGde la loupe par le rapportG'/T. ExprimerGen fonction def' , etd.On supposera les angles suffisamment petits pour que l'on puisse confondre le sinus et la tangente de ces angles avec leurs valeurs exprimées en radian.
A)Gf'ddG2 f'2 B)GGdfG'2 f'2 C)Gf'f'fG'2d 9.— Quelle est la valeur deddonnant un grossissement maximum ?
A)df'
 
B)d f 
10.— Que vaut alors ce grossissement Gmax? f'A)Gmaxf'f'2B)   Gm ax
C)d4f'
 
Gf' C)max 
  ' dGD)fdGf '
D)d4f'
 
'  D)Gmaxff'
11. —L'observateur maintient fixe la position de la loupe par rapport à son œil et, suivant la position de l'objet,
il accommode de l'infini jusqu'à sa distance minimale de vision distinctedm.
Calculer la variation'GGf Gdmdu grossissement. f'2 A)'Gf'2d B)'G2ff'dm2 C)'Gff'2'dm2 D)'G mdm 12.— Le centre optique de l'œil est placé à 18 cm du centre optique de la loupe. Quelle doit-être la valeurf'0 de la distance focale image de la loupe pour que le grossissement maximal Gmaxvaille 10 ?  A)f'01cm B)f'010cm C)f'02cm D)f'05cm ____________________________________________________________________    ))& ))& ))& 13.— On désigne parRGT,ex0,ey0,ez0un référentiel dont l'origine coïncide avec le centreTde la Terre et dont les axes sont dirigés vers trois étoiles fixes de la sphère céleste. Dans ce référentiel que l'on suppose )&))& galiléen, la Terre est animée d'un mouvement de rotation uniforme de vecteur vitesse de rotation:  :ez0. La Terre, de masse M, est supposée sphérique de rayonRet parfaitement homogène. Un satellite de masse m, supposé ponctuel et exclusivement soumis à la force de gravitation de la Terre est placé sur une orbite circulaire à une altitudeh. 
L'application du théorème du moment cinétique au satellite enTdansRGmontre que sa trajectoire dansRG: A) est plane et contient le centre de la Terre. B) est plane et doit nécessairement contenir l'axe des pôles. C) est plane et parallèle au plan équatorial. D) est plane et doit nécessairement contenir le plan équatorial. 14.— Calculer la vitessev0du satellite sur sa trajectoire dansRG en fonction de son altitudeh.On désigne par G la constante de Gravitation Universelle. vG A)0Rh B)v0Gh C)v0RGh D)v0Gh 15.— Calculer la période de révolution Todu mouvement du satellite en fonction de son altitudeh. R h R h A)T02SRhG3 B)T02S  3 C)T02ShRG D)T02S  3 MGG 16.— Calculer l'énergie mécaniqueEm,tdu satellite sur sa trajectoire dansRG.
A)Em,tmMG B)Em t  MRmGh C)Em,t2RmMhG D)Em,t hRGMm R h,2 17.— Calculer l'énergie mécaniqueEm,sdu satellite lorsqu'il est immobile au sol en un pointMde la Terre situé à la latitude :  mMEmMG1mR:2cos A)Ems GR12mR2:2sin2 B)ms2R22 1 C)Ems mRGM21mR2:2cos2 D)Emsm2MGR2mR2:2sin  18.— Exprimer l'énergieEsatqu'il est nécessaire de fournir au satellite pour le placer sur son orbite. E m R   A)Esatm«ª¬2RGM¨§©1hRh¸·¹R22:2sin2º¼» B)sat«¬ª2RMG©¨§1Rh¹¸·24:2sin2»¼º
C)Esatm¬«ªRGM©¨§1RRh¹¸·R22:2cos»º¼ D)Esatmª¬«2MGR©§¨1Rhh¹·¸R22:2cos2º»¼ __________________________________________________________________   19.— Dans les moteurs Diesel à double combustion, le cycle décrit par l'air est celui représenté en coordonnées de Clapeyron(p, V) le diagramme de la figure ci-contre. par Après la phase d'admission qui amène l'air au point 1 du cycle, celui-ci subit une compression adiabatique réversible jusqu'au point 2. Après injection du carburant en 2, la combustion s'effectue d'abord de façon isochore de 2 à 3 puis se poursuit de façon isobare de 3 à 4. La phase de combustion est suivie d'une détente adiabatique réversible de 4 à 5 puis d'une phase d'échappement isochore de 5 à 1. Au point 1 du cycle, la pressionpm 1 bar et la température =Tm.= 293 K sont minimales. V La pression maximale (aux points 3 et 4) estPM =60 bar et la température maximale (au point 4) estTM =2073 K. On suppose que l'air est un gaz parfait diatomique et on notera respectivementCp etCv ses capacités thermiques molaires à pression et à volume constants. On donne :Le rapport volumétrique de compression :EvVM17 , la masse molaire de l'air :M29 g.mol-1, vm la constante des gaz parfaits : R = 8,31 J.K-1mol-1 etJCCvp1,4 Calculer la températureT2au point 2 du cycle.
A)T2 B)910 KT21325 K
 
C)T2574 K
D)T21591 K
20.— Calculer la températureT3au point 3 du cycle. A)T3798K B)T2 C)1411 KT2 D)1034 KT21201 K 21.— Calculer la températureT5au point 5 du cycle. A)T5712K B)T51005K C)T5478K D)T2882 K 22.— Quelle est, en kJ.kg-1, la quantité de chaleurQcreçue par un kg d'air au cours de la phase de combustion
entre les points 2 et 4 ? A)Qc945 kJ.kg1 B)Qc1131 kJ.kg1 C)Qc1531 kJ.kg1 D)Qc1943 kJ.kg1 23.— Quelle est, en kJ.kg-1, la quantité de chaleurQféchangée avec le milieu extérieur par un kg d'air entre les points 5 et 1 ? A)Qf 292 kJ.kg1 B)Qf 768 kJ.kg1C)Qf 422 kJ.kg1D)Qf 1106 kJ.kg1 24.— En déduire, en kJ.kg-1, le travailWéchangé par un kg d'air avec le milieu extérieur au cours d'un cycle.
A)W 709kJ.kg1 B)W 267kJ.kg1 C)W 329kJ.kg1 D)W 1283kJ.kg1  _____________________________________________________
25. — Un disqueinfiniment mince, centre 0, d'axe deOz de rayon a, porte une charge totale etQ uniformément répartiesur sa surface. Calculer le potentielV1zen tout pointM(z,0,0) de l'axeOzdans le cas oùz est positif. 
Q§a2z· B)1  12 V z4HS0a©¨za¸¹ 2 D)V1z 2SQH0a©¨§1za2az¹¸· 
A)QV1z2z        z 1  4HS0a©¨§a2a¹¸· 2 C)V1z 2SQHa¨©§1az2az¸¹·   0  26.— Calculer le potentielV2zen tout pointM(z,0,0) de l'axeOzdans le cas oùz est négatif. §z· A)V2z 2SQH0a¨©§1za22za¸¹· B)V2z  SQH0a©¨1a22za¸¹ 4 C)V2zSQH§za22za·¸ D)V2z  2SQH0a©¨§1za22za¹¸· a¨©1¹ 40 27.— On désigne par)&le vecteur unitaire porté par l'axeOz.Exprimer le champ éle)E)1&zen tout ezctrique pointM(z,0,0) de l'axeOzdans le cas oùz est positif. A))E)&1z HSaQ2¨¨§z/zaa1¸¸¹·)ez& B)E)&1z 4SHQ0a2§¨¨©1z/az/a21·¸¸¹)e&z 20©1/2 )E)&Q z a)&  z ez C))E)&1z 4SHQ0a2©¨¨§1z/za/a21¹·¸¸e)&z D)1  2HS0a2¨©§¨1 /z/a21¸¹¸· ))& 28.— Exprimer le champ électriqueE2zen tout point M(z, 0,0) de l'axeOzdans le cas oùz est négatif. §   A))E)&2z2HSQ0a2¨¨©1z/za/a21·¸¹¸)ez& B)E)2&z 4SHQ0a2§¨¨©1z/az/a21·¸¸¹)ez& C))E)&2z 4HSQ0a2¨§¨1z/za/a21·¸¸¹e)z& D))E)2&z 2HSQ0a2§©¨¨1z/za/a21·¹¸¸e)z& ©  ) 29.Calculer la variation du champ électrique à la traversée de la distribution :)E&lHiom0E)1&H )E)2&H )&)& A)GE4SHQ0a2ez     B)G)E&2HSQ0a2)e&z C)GE&&0 D)G)E&HS0aQ2)ez& )& 30.— On perce dans le disque un trou circulaire de rayonbcentré en0.Calculer la variationEdu champ électrique lors du passage d'un point M1 0,0) au point M( ,2 0,0) quand( ,o0 ))& & &E&Q)&G)&Q)& GEG)E&HS0aQb2e)z C)G 4HS0b2ez D)HS0a2 A)00 B)Eez  ____________________________________________________
31. — On considère le circuit représenté sur le schéma de la figure ci-contre dans lequel l'amplificateur opérationnel idéal fonctionne en régime linéaire. Ce circuit est alimenté à l'entrée par une source délivrant une tension sinusoïdale vet Vesintde pulsation . On désigne parVeetVs les amplitudes des tensions complexes associées respectivement aux tensions d’entréevetet de sortievSt. Exprimer la fonction de transfertT par le définiedu circuit ra :TVs. pportVe C T D 21 1 A)TRR11RrjjrR12CC B)TRR22jjrRrR11CC C)rrRjjR11RR22C)TRR2RjRj1RR2CC 32.— On donneR11000:. CalculerR2pour que le module de la fonction de transfertTsoit indépendant de . A)R22000: B)R2500: C)R2750: D)R21000: 
33.— Que vaut alorsT?
A)T )B   21T1 C)T2 D)T22 34. le— On désigne parrapport à la tension d'entrée. Donner, déphasage de la tension de sortie par dans ces conditions,l'expression de tanM/ 2:
A) tan/ 2 1rCZ 
B) tanM/ 2 R2CZ tan1 C)/ 2  rCZ tan D)/ 2  R1CZ 
35.— On donneZ103rad/setC1F .Calculer r pour queS/ 2 A)r2000:  B)r5000: C)r750: D)r1000: 36. ns Cal — pédance complexe d'entréeZeVe par le rapport des définie culer, dans ces conditio , l'imIe amplitudes complexes de la tensionVesur le courantIedélivrés à l'entrée par le générateur.
A)
e10001
j : 
B)e500j: C)e5001j : D)Ze1000:  ___________________________________________