Epreuve de préparation à la Physique, au probatoire C Camerounais. Session 2018

1. PREPARATION AU PROBATOIRE – Epreuve de physique – Série C – Juin 2018 Page 1 sur 3
PREPARATION AU PROBATOIRE
Session : 2018 Durée : 2h00min
Série : C Coefficient : 3
Epreuve : Physique Examinateur : Yann Julius TCHOFFO
Exercice 1 : Energie mécanique 3,5 Points
Un solide ponctuel de masse 𝓶 = 𝟖𝟎𝟎 𝒈 se déplace sur le trajet du
document 1 ci-contre. Il quitte avec une vitesse 𝓿 𝑨 = 𝟑 𝒎. 𝒔−𝟏
le
point A d’une gouttière circulaire d’angle 𝜽 = 𝟒𝟒, 𝟐𝟑° et de rayon
𝒓 = 𝟗𝟎 𝒄𝒎. BC est un plan horizontal de longueur 𝑳 𝟏 = 𝟓𝟎 𝒄𝒎,
CE est incliné à l’horizontale d’un angle 𝜶 = 𝟑𝟓, 𝟏° et de longueur
𝑳 𝟐 = 𝟏, 𝟐 𝒎. Les extrémités d’un ressort de longueur à vide 𝓵 𝟎 = 𝟐𝟎 𝒄𝒎 et de raideur 𝑲 = 𝟓𝟎𝟎 𝑵. 𝒎−𝟏
sont placées en D et E. Les frottements d’intensité 𝓯 = 𝟐, 𝟒 𝑵 existent sur le trajet, sauf sur la gouttière
circulaire. L’énergie potentielle est nulle en A. On donne 𝓰 = 𝟗, 𝟖 𝑵. 𝑲𝒈−𝟏
.
1. 1.1- Enoncer la loi de conservation de l’énergie mécanique. 0,25 point
1.2- Déterminer l’énergie mécanique 𝑬 𝑴 𝑩
puis la vitesse 𝓿 𝑩 du solide en B. 1 point
2. 2.1- Enoncer le théorème de l’énergie cinétique. 0,25 point
2.2- Déterminer la vitesse 𝓿 𝑪 du solide en C puis sa vitesse 𝓿 𝑫 en D. 1 point
3- Déterminer la compression maximale 𝒙 𝒎 du ressort après que le solide l’ait buté. 1 point
Exercice 2 : Optique géométrique 6 Points
Partie A : Réflexion et réfraction de la lumière 2,25 Points
Sur le document 2 ci-contre, un rayon horizontal frappe la
surface d’un miroir incliné à la verticale d’un angle 𝜶 = 𝟒𝟎°.
Le rayon réfléchi continu dans un liquide contenu dans un
récipient cylindrique à moitié vide, de hauteur 𝒉 = 𝟑𝟎 𝒄𝒎 et
de diamètre 𝓓 = 𝟐𝟎 𝒄𝒎. Il frappe le fond du récipient en un
point M tel que MB = 𝓭 = 𝟖, 𝟏 𝒄𝒎. 𝓒 = 𝟑 × 𝟏𝟎 𝟖
𝒎. 𝒔−𝟏
.
1- Enoncer les lois de Snell-Descartes sur la réflexion et la réfraction de la lumière. 0,5 point
2- Déterminer les angles d’incidence 𝒊 𝟏 et 𝒊 𝟐 sur le miroir et à la surface du liquide. 0,75 point
3- Déterminer l’angle de réfraction 𝒓 à la surface du liquide, et en déduire son indice 𝒏. 0,75 point
4- Déterminer la vitesse 𝓥 de la lumière dans le liquide. 0,25 point

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Partie B : Prisme 3,75 Points
Sur la figure 1 de l’annexe, dans l’air, un rayon lumineux pénètre par la face verticale d’un prisme de section
principale un triangle rectangle isocèle, d’indice 𝒏 = 𝟏, 𝟓 sous une incidence 𝒊, et émerge sous un angle 𝒊′
par
la face horizontale. Il y a réflexion totale au point J. On note 𝒓 et 𝒓′
les réfractions successives sur les deux faces.
1- Déterminer la condition sur 𝒓 𝟎, une relation entre 𝒓 et 𝒓 𝟎, 𝒓′
et 𝒓 𝟎, 𝒓 et 𝒓′
puis entre 𝒊 et 𝒊′
. 2 points
2- Mesurer 𝒓 𝟎 puis déterminer 𝒓, 𝒓′
, 𝒊 et 𝒊′
puis la déviation 𝓓 subie par le rayon lumineux. 1 point
3- Compléter la marche du rayon lumineux sur la figure 1 de l’annexe. 0,75 point
Exercice 3 : Lentilles, Œil et instruments d’optique 7,25 Points
1. La lentille (𝑳) de la figure 2 de l’annexe est l’association de deux lentilles identiques (𝑳 𝟎) accolées.
1.1- Enoncer le théorème des vergences, puis trouver numériquement 𝑶𝑨̅̅̅̅ , 𝑶𝑨′̅̅̅̅̅, 𝑨𝑩̅̅̅̅ et 𝑨′ 𝑩′̅̅̅̅̅̅. 1,25 point
1.2- Calculer les distances focales 𝓯′
et 𝓯 𝟎
′
de (𝑳) et (𝑳 𝟎) puis le grandissement 𝜸 de l’image. 1,25 point
1.3- Dessiner les rayons provenant de 𝑩 pour 𝑩′
sur la figure 2 de l’annexe. 0,75 point
2. Le PR d’un œil est à 𝟐 𝒎, sa distance cristallin-rétine est 𝟏𝟔 𝒎𝒎, sa vergence maximale est 𝑪 𝒎 = 𝟕𝟐, 𝟓 𝛿.
2.1- Définir Punctum Remotum et Punctum Proximum et déterminer la position du PP de l’œil. 1 point
2.2- De quelle anomalie souffre-t-il ? Déterminer la vergence 𝑪 𝐜𝐨𝐫 du verre correcteur. 0,75 point
2.3- Déterminer la position du PP de l’œil corrigé. 0,5 point
3. Un microscope est constitué d’un objectif et d’un oculaire séparés de 𝒆 = 𝟐𝟐 𝒄𝒎 et de distances focales
𝓯 𝟏
′
= 𝟐𝟎 𝒎𝒎 et 𝓯 𝟐
′
= 𝟏𝟎 𝒄𝒎. Son intervalle optique est ∆.
3.1- Définir Intervalle optique du microscope puis déterminer la valeur de ∆. 0,75 point
3.2- En déduire la puissance intrinsèque 𝓟𝒊 et le grossissement commercial 𝑮 𝒄 du microscope. 1 point
Exercice 4 : Energie électrique 3,25 Points
Sur le document 3, un générateur de f.é.m. 𝑬 = 𝟐𝟎 𝑽 de résistance 𝑹 𝟏 = 𝟑 𝜴
est monté en série avec un moteur de f.c.é.m. 𝑬′
= 𝟖 𝑽 de résistance
𝑹 𝟐 = 𝟓 𝜴, une résistance 𝑹 𝟑 = 𝟒 𝜴 et une bobine de résistance 𝑹 𝟒 = 𝟒 𝜴
avec 200 spires et un rayon 𝒓 = 𝟏𝟎 𝒄𝒎. On donne 𝝁 𝟎 = 𝟒𝝅 × 𝟏𝟎−𝟕
𝑯. 𝒎−𝟏
.
1. 1.1- Déterminer le courant 𝑰 dans tout le cicuit. 0,5 point
1.2- En déduire le module 𝓑 du champ magnétique dans la bobine. 0,75 point
1.3- En déduire le flux 𝜱 du champ puis l’inductance 𝑳 de la bobine. 1 point
2. On enlève la bobine. Déterminer :
2.1- La nouvelle intensité 𝑰′
du courant dans le circuit. 0,5 point
2.2- L’énergie 𝓦 perdue par effet joule dans le circuit au bout d’une heure. 0,5 point

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Annexe