Exercice 1. Indiquer le domaine des longueurs d'onde dans le vide du spectre visible, et situer les rayonnements infrarouge et ultraviolet.
Une radiation a pour longueur d'onde l =600 nm dans l'air. Préciser à quelle couleur elle correspond et calculer sa fréquence. Il s'agit d'une radiation de couleur jaune. longueur d'onde (m) = célérité( m/s ) / fréquence (Hz) ; f = c / l =3,0 108 / 600 10-9 =5,0 1014 Hz. Cette radiation a pour vitesse de propagation dans le verre v = 1,8 108 m/s.
Déterminer sa fréquence, sa longueur d'onde et la couleur à laquelle elle correspond dans ce milieu.
La fréquence caractérise une onde ; elle est constante quel que soit le milieu de propagation. f = 5,0 1014 Hz.
La couleur est liée à la fréquence : la radiation est toujours jaune. longueur d'onde (m) = célérité( m/s ) / fréquence (Hz) ; lverre = 1,8 108 / 5,0 1014 =3,6 10-7 m = 360 nm.
Exercice 2. Une luge
de masse m est lâchée sans vitesse initiale du haut d'une piste
verglacèe, celle-ci faisant un angle alpha avec l'horizontale. En
négligeant les forces de frottement, faites le bilan des forces
agissant sur la luge et représenter sur un schéma la somme de ces
forces. Calculer la valeur de la réaction de la piste..
m = 11 kg ; a = 12 ° ; g = 10 N/kg
La luge est soumise à :
son poids, verticale, vers le bas, valeur P= mg = 11*10 = 110 = 1,1 102 N ;
l'action du plan, perpendiculaire au plan, vers le haut, valeur RN = mg cos a = 110 cos12 =1,076 102 ~1,1 102 N.
Calculer la vitesse de la luge lorsqu'elle a parcouru la distance d = 100 m sur cette piste. On écrit le théorème de l'énergie cinétique : départ ( haut de la piste, luge à l'arrêt ) ; fin ( la luge a parcouru 100 m).
Ec initiale = 0 ; Ec fin = ½mv2 ; DEc = Ec fin - Ec initiale = ½mv2 ;
L'action du plan, perpendiculaire au plan, ne travaille pas.
Travail moteur du poids : W = mg d sin a ; ½mv2 = mg d sin a ; v2 = 2 g d sin a ; v = (2 g d sin a) ½ =(20*100*sin 12) ½ =20,4 m/s ~20 m/s.
Exercice 3. Une lettre lumineuse de hauteur h = 1,5 cm est placée à 12 cm d'une lentille mince convergente de distance focale f = + 5,0 cm. Représenter l'obet et l'image sur un schéma. Calculer la position et la hauteur de l'image.
Exercice 4.
Un moteur fonctionnant sous une tension U =12 V reçoit une énergie électrique Wél = 360 J quand il tourne pendant 2 minutes. Calculer la puissance électrique Pél reçue par le moteur. Puissance (watt W) = énergie ( J) / durée (s)
Pél = 360 / (2*60) =3,0 W. En déduire l'intensité du courant supposée constante qui le traverse. Pél = U I d'où I = Pél / U = 3,0 / 12 = 0,25 A.
