P. 4003. A un entraînement de course à
pied, les sportifs courent sur une piste rectiligne à une vitesse v=5 m/s et constituent une colonne de longueur L=35 m.
Leur entraîneur court à leur rencontre à la vitesse u=2 m/s. Quand
le premier coureur rencontre l’entraîneur, le coureur fait brusquement
demi-tour et commence à courir dans le même sens que l’entraîneur, toujours à
la vitesse v. Chaque coureur fait de même quand il rencontre l’entraîneur.
a) Donner la différence de temps entre le
moment où le premier coureur fait demi-tour et le moment où le dernier coureur
fait demi-tour.
b) Donner la longueur de la colonne au
moment où tous les sportifs courent dans le même sens que l’entraîneur.
(4 points)
P. 4004. Un petit chariot de masse 4 kg
est en mouvement sur une piste horizontale rectiligne. Son énergie cinétique
est de 50 J. Il se heurte à un chariot immobile de masse 6 kg et
reste ensuite lié à ce dernier.
Donner la mesure de la diminution de l’énergie
cinétique du système constitué par les deux chariots.
(3 points)
P. 4005. Les murs d’une chambre ayant une
forme de parallélépipède sont des miroirs plans, les distances des murs sont a et b. Un rayon de lumière horizontal
part d’un des murs, constituant avec le plan de ce dernier un angle 
.
Dans combien de temps sera-t-il de retour à ce
même mur?
(3 points)
P. 4006. Les deux extrémités d’une
baguette homogène mince de masse m
de longueur 2l peuvent se
déplacer sans frottement sur une
trajectoire circulaire de rayon R
située dans le plan vertical. La baguette est en position verticale
lorsqu’elle est lâchée.
Donner la force exercée par la paroi de l’anneau
sur les extrémités de la baguette au moment où elle passe par la position
verticale.
(5 points)
P. 4007. Un atome de gaz hélium se
déplaçant à la vitesse de 800 m/s rattrape un autre atome se déplaçant
dans le même sens à la vitesse de 600 m/s. Le choc est élastique. Quelle
peut être la mesure de l’angle constitué par les deux vecteurs de vitesse après
le choc.
(5 points)
P. 4008. Sur le tableau de bord des
voitures récentes, le voyant signalant le risque de verglas s’allume même si le
thermomètre mesurant la température de l’air extérieur indique encore 3 oC.
Expliquer comment la température de la chaussée peut passer dans ces
conditions-là en-dessous de 0 oC.
(4 points)
P. 4009. La tension de la batterie d’une
voiture est de 12 V. Pour créer les étincelles dans les bougies
d’allumage, on a besoin d’une tension de 5 kV. Comment peut-on obtenir, à
partir d’une tension continue de 12 V, une tension de 5000 V?
(4 points)
P. 4010. Deux condensateurs de capacité C1
et C2 ayant des charges électriques Q1 et Q2 sont reliés en
série de telle façon que le pôle négatif de l’un est relié au pôle positif de l’autre.
Donner les valeurs des tensions mesurées entre les pôles libres et sur chaque
condensateur.
(4 points)
P. 4011. Dans l’arrangement présenté par
la figure, la charge électrique, fixée à une distance l en-dessous de l’extrémité fixée de la ficelle
horizontale isolante, a la même mesure Q que la charge électrique de l’objet de petite taille se trouvant à
l’extrémité libre de la ficelle. En lâchant l’objet de masse m, la
ficelle forme, dans sa position la plus basse, un angle de 30o avec
la ligne horizontale.
a) Donner la valeur de la masse m.
b) Donner la mesure de la force agissant
sur la ficelle dans cette plus basse position.
c) Donner le rapport entre l’accélération
de l’objet dans cette position basse et son accélération initiale.
(5 points)
P. 4012. Placer un miroir plan sur l’axe
optique d’un miroir sphérique concave, à une distance de 25 cm,
perpendiculairement à l’axe. Où doit-on placer une bougie pour que les images de
la flamme créées par les deux miroirs soient équidistantes de l’objet? Le rayon
du miroir sphérique est de 40 cm.
(4 points)
