Ondes sur une corde, diffraction, lentilles, dipôles RC et RL, photons, fusion nucléaire concours kiné 2009.

Onde transversale sur une corde tendue. Analyse : célérité v. v = (T/µ)½. T : tension de la corde ( N) ; µ : masse linéîque ( kg m-1). En doublant le diamètre de la corde : la section quadruple ; le volume et la masse par unité de longueur quadruplent ; la célérité est divisée par 2. Analyse : distance parcourue par la perturbation. Célérité : 0,5 / 0,02 = 25 m/s. Diffraction par une fente en lumière blanche. Analyse : aspect de la tache centrale. La largeur de la tache centrale de diffraction est proportionnelle à la longueur d'onde. La lumière blanche est polychromatique : les longueur d'onde sont comprises entre 400 nm ( violet) et 800 nm ( rouge). La largeur de la tache centrale pour le rouge est la plus grande : on observe donc une tache blanche au centre ( toutes les couleurs de l'arc en ciel sont présentes ) , irrisée de rouge sur les bords. (B) Lentilles : Analyse : allure du faisceau émergent. A un faisceau incident cylindrique correspond un faisceau émergent cylindrique dont le diamètre est égal à deux fois le diamètre du faisceau incident. (E) Ouverture de l'interrupteur d'un circuit inductif. A la date de l'ouverture de l'interrupteur : - continuité de l'intensité I = 0,12 A. - la tension aux bornes de l'interupteur présente un pic très important : RI =106*0,12 = 1,2 105 V. (E) Décharge d'un condensateur à travers un dipôle RC. Analyse : conservation de la charge. Charge initiale : Q0 portée par le condensateur C0. Charge finale Q'0 pour le condensateur de capacité C0 et Q pour le condensateur de capacité C1. Q0 = Q'0 + Q (1). Analyse : tension finale aux bornes des condensateurs. U = Q'0 /C0 = Q/C1 avec C0 =2C1. Q'0 /(2C1 ) = Q/C1 ; ½Q'0 = Q Tenir compte de (1) : Q0 =3Q ; Q = Q0/3 ; Q'0 =2Q0/3 Analyse : énergie finale stockée par les condensateurs. Energie initiale stockée par le condensateur de capacité C0 : ½Q20/C0 Energie finale stockée par le condensateur de capacité C0 : ½Q'20/C0 =½(2Q0/3)2/ C0 = ½ 4Q02/(9C0). Soit 4/9 de l'énergie initiale. Energie finale stockée par le condensateur de capacité C1 : ½ Q2/C1 =Q2/C0= (Q0/3)2/ C0=Q02/(9C0)=½ *2Q02/(9C0) Soit 2/9 de l'énergie initiale. (A) Photons d'énergie 150 keV.   Analyse : longueur d'onde dans le vide. Energie exprimée en Joules :e = 1,5 105*1,6 10-19 = 2,4 10-14 J. l = hc/E. l =6,6 10-34 *3 108 / 2,4 10-14 =8,25 10-12 m ~8,3 10-12 m. (A) Fusion nucléaire.   31H + 21H ---> 42He + 10n Analyse : énergie libérée. 31H 21H 42He énergie (MeV) de liaison par nucléon 2,8 1,2 7,1 énergie (MeV) 2,8*3 =8,4 1,2*2 = 2,4 7,1*4 =28,4 énergie libérée : 28,4-2,4-8,4 =17,6 MeV. (E)

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