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QCM de physique :
concours Kiné 2010 |
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Le sujet de ce concours n'est pas accessible depuis le site. Célérité des ondes sonores dans un fluide : v2 = µ-1 K-1. µ masse volumique kg m-3 ; K : coefficient de compressibilité Pa-1. L'inverse d'une pression est une surface divisée par une force et une force est une masse fois une accélération, d'où [K]= m2 N-1 = m2 kg-1 m-1 s2 = m kg-1 s2 ; [µ K] = kg m-3 m kg-1 s2 = m-2 s2 ; [v2 = µ-1 K-1] = m2 s-2 ; or v est une vitesse [v2] = m2 s-2. v2 = µ-1 K-1est homogène du point de vue des unités. Réponse a. Mesure de la célérité du son dans l'air. Le son émis par le haut parleur est capté par deux microphones M1 et M2 branchés sur les voies YA et YB de l'oscilloscope. On voit deux courbes en phase ; chaque courbe représente deux périodes ; l'écran mesure 10 cm de large ; sensibilité 0,1 ms/cm. Les abscisses x1 et x2 des deux microphones sont repérées sur la règle. Lorsque x1=x2=0 les courbes observées sur l'oscilloscope sont en phase. On laisse le microphone M1 en place et on déplace lentement le microphone M2. On relève l'abscisse x2 de ce microphone à chaque fois que les courbes sur l'oscilloscope sont de nouveau en phase. Les positions correspondantes sont données dans le tableau ci-dessous :
" chaque courbe représente deux périodes. L'écran mesure 10 cm de large ; sensibilité 0,1 ms/cm" : 2T = 10*0,1 = 1 ms = 10-3 s. T = 5 10-4 s. v = l / T =0,17 / 5 10-4 = 3,4 102 m/s. Réponse b. Lentille convergente.  Réponse d.
 On donne E = 1200 V ; L = 2,5 H ; r+R = 200 ohms. En régime permanent, l'intensité est constante : di/dt = 0 d'où E= (R+r) I soit I =1200/200 = 6,0 A. La puissance fournie au circuit est égale à EI = 1200*6 =7200 = 7,2 kW. Réponse d. Fréquence propre du dipole LC. On donne L = 10 mH = 0,01 H et C = 40 nF = 4 10-8 F f = 1 / (2p(LC)½) =1/(6,28 *2 10-5) ~8000 Hz ~ 8,0 kHz. Réponse c. Faire chauffer m = 1,5 kg d'eau de 20°C à 80 °C. On donne la capacité thermique massique de l'eau : c = 4,0 103 J K-1 kg-1. Puissance électrique du chauffage : P = 1,0 kW ; rendement 60%. Enegie gagnée par l'eau froide : mc Dq =1,5*4000*60 =3,6 105 J Energie utile du chauffage 0,6 P Dt =600 Dt avec Dt : durée du chauffage. La durée du chauffage est : 3,6 105 / 600 =600 s = 10 minutes. Réponse c. Course de véhicules.  Distance parcourue par A : xA = vAt. Distance parcourue par B si la phase de démarrage dure Dt seconde : xB = ½aDt2 +vA(t-Dt) +d. A l'instant où A rattrappe B : xA = xB ; vAt = ½aDt2 +vAt +d ; 0 = ½aDt2 -vA Dt +d. B atteint la vitesse vA au bout d'une durée Dt = vA/a. Par suite : 0 = ½a(vA/a)2 -vA vA/a +d ; ½v2A / a = d ; v2A = 2ad = 2*2,5*20 =100 ; vA = 10 m/s. Réponse d.
 A l'instant de la rencontre : xA = xB ; v0 A cos a t = d ; zA = zB ; -v0 A sin a t +h = v0 B t. On donne : v0 A = 10 m/s ; v0 B = 4,0 m/s ; sin a =0,6 ; cos a = 0,8 ; d = 2,0 m. d'où 8 t = 2,0 ; t = 0,25 s et -6*0,25 + h = 4*0,25 ; h = 2,5 m. Réponse a. Chute d'une goutte dans l'air.  La viscosité s'exprime h en Pa s. Quand la vitesse limite vlim est atteinte : mg = 6p rh vlim ; vlim = mg / (6p r h). Or m = r V; r masse volumique et V =4/3 pr3 volume d'une goutte sphérique. Vitesse limite = coefficient directeur de la droite lors du mouvement uniforme soit environ 1 m/s. Réponse a et e. Ballon gonflé à l'helium.  On donne : m = 2,0 kg ; rair = 1,2 kg m-3 ; rHe = 0,17 kg m-3 ; V = 7 m3. F = 10 ( 1,2*7 -2-0,17*7) ~ 52 N. Réponse d. Période de révolution T d'un satellite. ( Référentiel géocentrique ).  La période de révolution est voisine de 12 h. Réponse e. Fréquence et longueur d'un pendule simple. Le pendule n°1 a une longueur L1, une période T1 et une fréquence f1. Le pendule n°2 a une longueur L2, une période T2 >T1 et une fréquence f2 < f1.  Si f1 = 3f2 alors L2 = 9 L1. Réponse d.
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