1.
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Une masse de 5 kg glisse le long d'un plan incliné à 37°. Le coefficient de frottement est m = 0,25. La masse est attachée à une ficelle (de masse négligeable) qui est enroulée sur un poulie. Cette poulie, qui tourne librement autour de son axe, est un cylindre plein d'une masse de 10 kg et d'un rayon de 20 cm. a) Dessinez le diagramme des forces qui s'exercent sur la masse de 5 kg. b) Quelle est l'accélération de la masse de 5 kg ? c) Quelle est la tension dans la ficelle ? |
réponse: b) a = 2 m/s2 ; c) T = 10 N
2.
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Un bloc de 610 g repose sur un plan horizontal sans frottement. Un ressort, non comprimé, est placé entre le bloc et le mur. La raideur du ressort est 3,2 . 104 N/m. On tire une balle de fusil de 30 g dans le bloc. La balle s'encastre dans le bloc et le fait avancer de 25 cm en comprimant le ressort. Quelle est la vitesse de l'ensemble bloc-balle au moment du choc et quelle est la vitesse de la balle tout juste avant le choc ? |
réponse: a) vbloc+balle = 56 m/s ; b) vballe = 1195 m/s
3.
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Un cube de bois dont les côtés mesurent 10 cm est déposé sur un liquide de densité inconnue. A l'équilibre, on constate que la face inférieure du cube se trouve à 5,3 cm sous la surface du liquide. Lorsque l'on dépose sur le cube une plaque de métal mesurant 10 cm x 10 cm x 0,5 cm, de densité égale à 7, la face inférieure du cube se trouve à 7,6 cm sous la surface du liquide. Que valent les densités du bois et du liquide ? |
réponse: a) dbois = 0,806 ; dliquide = 1,521
4. Du kérosène (densité 0,82) passe dans un tube de Venturi dont la section majeure a un diamètre de 20 cm et l'étranglement un diamètre de 10 cm. Une différence de pression égale à 3.104 Pa est enregistrée entre les deux sections du tube. Calculez le débit du kérosène. Ajoutez un dessin du tube avec son manomètre différentiel contenant du mercure.
réponse: D = 0,069 m3/s
5.
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La figure représente une onde harmonique simple à l'instant t = 0,3 s. Ecrivez l'équation de cette onde à l'aide d'un cosinus et dans le système international, si la crête P se trouve en y = 0 à t = 0 |
réponse: x(y,t) = 0,02.cos(3,35t - 83,78 y)
6. Un tuyau sonore ouvert de 50 cm de long émet le son fondamental.
En même temps, un tuyau sonore fermé émet le 3e harmonique, son légèrement plus grave que le précédent. La fréquence de battements est de 5 Hz. Quelle est la longueur du tuyau fermé ?
réponse: L = 76,12 cm
7. a) On sait que, dans l'oreille, la partie vibrante du tympan a une surface de 35 mm2 alors que la platine de l'étrier n'a que 2,5 mm2. D'autre part, la chaîne des osselets transmet la force avec un facteur de multiplication de 1,31 . Montrez comment on calcule l'amplification en dB d'une extrémité à l'autre de l'oreille moyenne.
b) Lorsque les vibrations sonores se transmettent de l'air dans l'eau, le coefficient de réflexion vaut 0,999. Calculez l'affaiblissement en dB correspondant au passage des ondes sonores de l'oreille externe à l'oreille interne.
réponse: a) + 25,29 dB ; b) - 30 dB
8. Un récipient de 1 litre à parois thermiquement isolantes, contient 1,4 g d'un gaz parfait monoatomique A à la pression atmosphérique.
Données numériques : masse molaire du gaz = 28 g ; R = 8,31 J/mol.K
a) Quelle est la température du gaz ?
b) Quelle est la vitesse quadratique moyenne des molécules du gaz ?
c) Le récipient précédent est mis en communication avec un second récipient isolé thermiquement et contenant un dizième de mole d'un autre gaz monoatomique B à la température de 127° C. Les gaz des deux récipients diffusent l'un dans l'autre jusqu'à réalisation de l'équilibre thermique.
Quelle est alors la température du mélange gazeux ?
réponse: T = 243,9 K ; b) V = 466 m/s ; c) T = 348 K
9. Un cylindre muni d'un piston contient 200 g d'eau à 100° C. Quelle est la variation d'énergie interne de l'eau lorsqu'elle est convertie en vapeur à 100° C sous une pression constante de 1 atm. ?
rvapeur = 0,6 kg/m3.
Chaleur latente de vaporisation de l'eau = 2,26 . 106 J/kg.
réponse: DU = 417 578 J
10. Théorie : Dessinez l'allure de deux isothermes pour le gaz carbonique, l'une à 10° C, l'autre à 40° C, en indiquant le long de ces courbes dans quel(s) état(s) se trouve le CO2. La température critique de ce gaz est de 31° C. Indiquez ce que représentent les axes de coordonnées.
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