PHYS-F-104Physique 1Examen du 30 mai 2014I. Théorie (20 points – 1 heure 10')

(1)

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

SECTION (barrer les mentions inutiles)

Biologie Géographie Géologie

PHYS-F-104 Physique 1

Examen du 30 mai 2014

I. Théorie (20 points – 1 heure 10')

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 30 mai 2014

(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) énergie cinétique d'une masse ponctuelle c) coefficient de frottement cinétique

(3 points)

(3)

Partie I

2. Enoncez les trois lois de Newton de la dynamique pour une masse ponctuelle.

(3 points)

(4)

Partie I

3. Démontrez l'expression de la vitesse de libération d'un objet lancé depuis la surface de la Terre, en précisant toutes les grandeurs que vous introduisez.

(3 points)

(5)

Partie I

4. Une masse m, attachée à une extrémité d'un ressort de raideur k dont l'autre extrémi- té est fixe, peut bouger sans frottement sur une table horizontale. La masse est lâchée avec une vitesse nulle à une distance x0 de sa position de repos. Etablissez l'expression de sa vitesse à une distance x de sa position de repos.

(3 points)

(6)

Partie I

5. Citez et expliquez brièvement deux phénomènes qui s'expliquent par la conservation du moment cinétique.

(2 points)

(7)

Partie II

6. Enoncez la loi de Bernouilli, en précisant toutes les grandeurs que vous introduisez.

Pourquoi cette loi n'est-elle valable que pour les fluides non-visqueux ? (3 points)

(8)

Partie II

7. Enoncez et démontrez la loi de Bragg de la cristallographie, en précisant toutes les grandeurs que vous introduisez.

(3 points)

(9)

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

SECTION (barrer les mentions inutiles)

Biologie Géographie Géologie

PHYS-F-104 Physique 1

Examen du 30 mai 2014

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

(10)

Partie I

1. Une voiture de 1200 kg percute une fourgonnette de 1000 kg à l’arrêt. Les deux véhi- cules, encastrés l'un dans l'autre, se déplacent alors ensemble sur une distance de 12 mètres avant de s'immobiliser. Sachant que le coefficient de frottement cinétique entre les véhicules accidentés et le sol vaut 0,40, calculez la vitesse de la voiture au moment de la collision.

(4 points)

(11)

Partie I

2. Une sphère homogène est déposée en haut d'un plan incliné. Selon l'inclinaison de ce plan par rapport à l'horizontale, la sphère se met soit à rouler sans glisser, soit à glisser.

Pour quel(s) angle(s) d'inclinaison la sphère va-t-elle glisser, si le coefficient de frottement statique entre la surface de la sphère et le plan incliné vaut 0,10 ?

(4 points)

(12)

Partie I

3. Une masse de 100 grammes est attachée à un fil et glisse sans frottements sur une table horizontale. Le fil est noué autour d'une barre verticale mince fixée au milieu de la table. On tend le fil, et on lance la masse dans la direction perpendiculaire au fil avec une vitesse de 2,0 m/s. Le fil, d'une longueur initiale de 0,85 m, s'enroule autour de la barre et la masse décrit une trajectoire en forme de spirale. Si le fil peut supporter une tension maximum de 25 N, à quelle distance de la barre la masse se trouvera-t-elle lorsque le fil cassera ?

(4 points)

(13)

Partie II

4. On injecte un médicament en solution aqueuse dans le bras d'un patient allongé sur un lit d’hôpital. Ce médicament est contenu dans une pochette souple de 100 millilitres, suspendue 110 cm au-dessus du bras du patient. L'aiguille par laquelle le médicament est injecté a un diamètre de 0,25 mm. En combien de temps la pochette se vide-t-elle si la masse volumique de la solution est de 1,0 gramme par centimètre cube ? La « tension » sanguine (pression manométrique du sang) au point d'injection est de 8,0 centimètres de mercure. Négligez les effets de la viscosité de la solution de médicament et prenez 13,5 grammes par centimètre cube comme masse volumique du mercure.

(4 points)

(14)

Partie II

5. Un microscope constitué de deux lentilles convergentes comporte un oculaire de 25 mm de distance focale et un objectif de 4,0 mm de distance focale. La distance entre ces deux lentilles est de 180 mm.

a) A quelle distance de l'objectif doit-on placer l'objet pour pouvoir l'observer au travers du microscope avec un œil au repos ?

(2 points)

b) Que vaut le grossissement angulaire total du microscope dans ce cas ? Supposez que le punctum proximum est situe à 25 cm de la rétine.

(2 points)