PHYS-F-104Physique 1Examen du 21 aout 2012I. Théorie (20 points – 1 heure)

(1)

NOM, PRENOM (en majuscules) ….………...……….……

SECTION (barrer les mentions inutiles)

Biologie Géographie Géologie

PHYS-F-104 Physique 1

Examen du 21 aout 2012 I. Théorie (20 points – 1 heure)

Justifiez toujours vos réponses. Les simples affirmations du type oui / non ne sont pas prises en compte. Seuls les éléments de réponse pertinents seront valorisés.

Les résultats numériques doivent être exprimés - en unités du Système international ;

- avec la précision adéquate, sous peine d’être considérés comme incorrects.

Le cas échéant, prenez g = 10 m s^-2

Note théorie : /20

P.Vanlaer PHYS-F-104 examen aout 2012 02/06/12

(2)

Partie I

1. Définissez, en précisant toutes les grandeurs que vous introduisez : a) moment d'une force par rapport à un point O

b) centre de gravité d'un corps c) vitesse angulaire

(3 points)

(3)

Partie I

2. Enoncez les lois de Newton de la dynamique.

(3 points)

(4)

Partie I

3. Etablissez la relation entre la période de révolution et le rayon de l'orbite des planètes du système solaire (3^e loi de Kepler), en supposant leurs orbites circulaires.

(4 points)

(5)

Partie I

4. Démontrez la relation entre la variation d’énergie cinétique d'un objet ponctuel et le travail de la résultante des forces extérieures appliquées à cet objet.

(4 points)

(6)

Partie II

5. Une onde transversale parcourt une corde de tension FT et de masse linéique μ. Com- bien de temps faut-il à cette onde pour parcourir la longueur L de la corde ?

(2 points)

(7)

Partie II

6. On considère le ménisque formé par un liquide dans un tube à essai en verre. Etablis- sez l'expression de l'angle de contact entre le liquide et la paroi du tube en fonction des tensions superficielles entre les matériaux en présence.

(4 points)

(8)

NOM, PRENOM (en majuscules) ..………...……….……

SECTION (barrer les mentions inutiles)

Biologie Géographie Géologie

PHYS-F-104 Physique 1

Examen du 21 aout 2012 II. Exercices (20 points – 2 heures)

Justifiez toujours vos réponses. Les simples affirmations du type oui / non ne sont pas prises en compte. Seuls les éléments de réponse pertinents seront valorisés.

Les résultats numériques doivent être exprimés - en unités du Système international ;

- avec la précision adéquate, sous peine d’être considérés comme incorrects.

Le cas échéant, prenez g = 10 m s^-2

Notes : Q1 /4 Q2 /4 Q3 /4 Q4 /4 Q5 /4

Note totale exercices : /20

(9)

Partie I

1. Une voiture prend un virage relevé de 100 m de rayon sur une route dont la surface est inclinée de 5,0 degrés par rapport à l'horizontale. A quelle vitesse maximum la voi- ture peut-elle s'y engager sans risquer de déraper, si le coefficient de frottement statique entre les pneus et la route vaut 0,70 ?

(4 points)

(10)

Partie I

2. Une grenade qui tombait verticalement explose en trois fragments de masses égales.

Le premier part à l'horizontale, le deuxième, à la verticale vers le bas et le troisième part vers le haut à 30 degrés par rapport à l'horizontale. A quelle vitesse part le deuxième fragment si la vitesse de la grenade valait 18 m/s au moment d'exploser et si la vitesse initiale du premier fragment est de 7,4 m/s ? Négligez la perte de masse due à la combustion de l'explosif.

(4 points)

(11)

Partie I

3. Une tige métallique mince de longueur L et de masse m est soudée à l'une de ses extrémités sur un axe horizontal de façon que la tige et l'axe soient perpendiculaires.

L'axe tourne librement. On maintient la tige en position horizontale en la tenant par l'autre extrémité, puis on la lâche, et elle se met à osciller dans un plan vertical.

Etablissez l'expression de son accélération angulaire initiale en fonction de sa masse et/ou de sa longueur.

(4 points)

(12)

Partie II

4. Un seau cylindrique de 20 cm de diamètre et de 25 cm de hauteur perd de l'eau par un trou de 1,3 cm² de section percé au fond du seau. A quelle vitesse le niveau de l'eau baisse-t-il dans le seau lorsque celui-ci est rempli au tiers de sa hauteur ?

(4 points)

(13)

Partie II

5. Les photos imprimées dans les journaux sont constituées de lignes successives de points colorés. La définition d'une impression est donnée en « dpi », dots per inch, ou points par pouce en anglais, c'est-à-dire en nombre de points colorés par 2,54 cm de longueur de ligne. On considère une photo imprimée à 300 dpi.

a) Quelle est la séparation angulaire entre deux points colorés successifs si on regarde cette photo sans accommodation à travers une loupe de 12 cm de distance focale ?

(2 points)

b) A quelle distance perçoit-on la photo comme une surface uniformément colorée si on la regarde à l'oeil nu ? Prenez 2,0 mm comme diamètre de la pupille et 580 nm comme longueur d'onde correspondant à la couleur des points.

(2 points)