Exercices de physique concours QCM

avril 2009.

prière de lire le règlement du concours

Date limite d'envoi : 30 mai 2009

5-8

Niveau 1

1. Un train s’approche d’un passage à niveau à la vitesse de 90 km/h. Avant le passage à niveau, le conducteur du train actionne un signal sonore d’une durée de 2 secondes exactement pour avertir les piétons. Donner la durée du signal perçue par les piétons. (La vitesse du son est de 345 m/s, le train n’atteint pas le passage à niveau jusqu’à la fin de l’émission du signal)
      (A) 0,15 s
      (B) 1,48 s
      (C) 1,86 s
      (D) 2 s
      (E) 2,15 s

2. A quelle température le cube de glace de 0° d’arête 2 cm refroidit-il 3 dl d’eau de 25°? (La masse volumique de la glace est de 920 kg/m³)
      (A) 21,2°
      (B) 21,8°
      (C) 22,5°
      (D) 23°
      (E) 24,4°

3. L’eau arrive à la vitesse de $1~m/s \0$ dans le tuyau de douche de 1 cm de diamètre. La tête de douche comporte 20 trous de diamètre 2 mm chacun. A quelle vitesse l’eau sortira-t-elle par les trous?
      (A) $0,25\frac ms$
      (B) $0,8\frac ms$
      (C) $1\frac ms$
      (D) $1,25\frac ms$
      (E) $4\frac ms$

4. La puissance d’une plaque chauffante est de 1 kW à 230 V. On l’utilise dans le jardin, branchée au réseau par un long câble de résistance 2 $\Omega$ (c’est la résistance des deux fils du câble). Donner la puissance de la plaque chauffante dans ce cas.
      (A) 894,6 W
      (B) 928,5 W
      (C) 963,6 W
      (D) 981,6 W
      (E) 1000 W

5. Au bas d’un aquarium de 15 litres, il y a un tuyau d’aération. Une bulle d’air arrive en moyenne en 2 secondes à la surface de l’eau. Avant de mettre en fonction l’aération, une boîte métallique fermée nageait sur l’eau, sa masse volumique moyenne est de $960~kg/m^3 \0$ . Après la mise en fonction de l’aération, la boîte a plongé. Au moins combien de litres d’air par minute arrivent-ils dans l’aquarium par l’aération? (Supposons que la répartition des bulles d’air dans l’eau soit uniforme, soit leur masse négligeable.)
      (A) 0,625
      (B) 16,25
      (C) 18
      (D) 18,75
      (E) 37,5

Niveau 2

1. A quelle distance le marin assis dans la corbeille du mât à 10 mètres au-dessus du niveau de l’eau peut-il voir dans une nuit claire la source de lumière d’un phare se trouvant à 50 mètres de haut?
      (A) 11,3 km
      (B) 14 km
      (C) 25,3 km
      (D) 27,7 km
      (E) 36,5 km

2. Au plafond, il y a trois crochets, la distance entre deux quelconques est de 0,5 m. Une ficelle de 0,8 m de long pend de chacun d’eux. On attache un objet de 1 kg d’abord à deux puis à trois ficelles. Dans quel cas la force tirant les ficelles sera-t-elle plus grande et de combien? (g=10 m/s²)
      (A) Dans le premier cas, de 1,75 N
      (B) Dans le premier cas, de 1,69 N
      (C) Les deux forces sont égales
      (D) Dans le deuxième cas, de 0,07 N
      (E) Dans le deuxième cas, de 0,1 N

3. Une voiture roule à la vitesse de 50 km/h quand le conducteur aperçoit un feu rouge à 100 m de distance. A côté du feu rouge, il y a un indicateur selon lequel le feu deviendra vert dans 20 secondes exactement. Le conducteur commence tout de suite à freiner de telle façon que la voiture s’arrêterait à décélération constante dans 10 secondes. Pendant combien de secondes le conducteur doit-il freiner pour qu’après le freinage, en avançant à vitesse constante, il arrive au feu juste au moment où celui-ci change en vert?
      (A) 6 s
      (B) 8 s
      (C) 9 s
      (D) 10 s
      (E) 20 s

4. On a attaché un fil de cuivre de 1002 mm de long à deux points distants de 1 m l’un de l’autre puis on a accroché au milieu un poids. A quelle valeur doit-on augmenter la température de départ de 20°C pour que l’objet soit abaissé de 1 cm? (La distance des deux points reste constante, $\alpha_{Cu}=1,62\cdot10^{-5}~1/^{\circ}C \0$ )
      (A) 90°
      (B) 110°
      (C) 180°
      (D) 214°
      (E) 234°

5. A partir du point A, on a lancé un ballon pouvant être considéré comme un objet ponctuel, selon la figure, en direction d’un mur vertical. Le ballon a rebondi du mur au point le plus haut de sa trajectoire puis est retourné à son point de départ après un rebond au point C. Le coefficient de rebond sur le mur et au sol a la même valeur k (c’est à dire pour les vitesses perpendiculaires à la surface avant et après le rebond on a la relation $u=-k\cdot v \0$ ). Donner la valeur de k.