Exercices corrigés de Physique Terminale S - …

1 L y c eG n r a le tl y c ed e sM t i e r sd eC h a m a l i r e sExercices corrig s de PhysiqueTerminale SPierre-Marie C Professeur Agr g de PhysiqueAnn e scolaire 2006-2007Pr faceCe livre regroupe l ensemble des Exercices donn s mes l ves de Terminale Stronc commun, en Physique , lors de l ann e scolaire 2006-2007. La pr sentationd origine des Exercices , ax e sur une utilisation maximalede la feuille de papier,a t maintenue. Les Exercices dont seul le num ro est pr cis peuvent tretrouv s dans le livre de l l vePhysique Terminale S, diteur Bordas, plus des Exercices et de leurs corrig s, on trouvera ici les devoirs maisons,les devoirs surveill s et les bac blancs. Ce livre est ainsi un outil de travailcomplet.

2 Un tel document existe aussi en Chimie Terminale S et en Sp cialit Physique -Chimie Terminale soudre tous les exercicesLes Exercices sont destin s tre tous r sont d un niveau facile moyen. Il ne m a pas t possiblepour l instantd int grer des Exercices d un niveau plus lev . Il ne s agit donc pas d unouvrage uniquement accessible aux meilleurs, bien au contraire : les bons l vesdoivent se tourner vers d autres r f rences plus compl tes, et les plus faibles semettre au travail d s maintenant avec les Exercices que je propose sans chercherplus travail sur l ann eJe me suis efforc de me limiter, sur chaque chapitre, sept Exercices , ce qui aboutit en Physique environ 120 Exercices sur l ensemblede l ann e, pour les 17 chapitres, correspondants 17 semaines de l ve se retrouve donc avec un exercice par questionsLes questions, g n ralement aussi au nombre de sept par cha-pitre, sont l uniquement en guise de simple d tente ou pour relever un peu led bat.

3 Quand il ne s agit pas de simples rappels de souhaite tous mes lecteurs une brillante r ussite dans leurs projets. Jeserais heureux de recevoir de votre part des commentaires etdes signalementsd C iiTable des mati resI nonc s1II Corrig s35 III Devoirs Maison67IV Devoirs surveill s75V Bacs blancs95iiiivPremi re partie nonc s13 Chapitre 1 Ondes m caniques progressivesR R OndeUne onde correspond au d placement d uneperturbation, contenant de l nergie, sans d pla-cement net de mati m caniqueUne onde m canique se propagedans un milieu mat transversalesPerturbation perpendiculaire la direction de longitudinalesPerturbation parall le la di-rection de l rit La c l rit d une onde m canique est donn epar.

4 C=dtOnde progressiveUne onde progressive correspondau d placement d une perturbation sans d for-mation, la perturbation d un point du milieu l instantt tant identique celle de la source autempst =t , tant le dispersifLorsque le milieu est dispersif, la c -l rit de l onde d pend de sa fr ProVous devez tre aptes mener des me-sures de distances, de vitesses et de retards, surdes chronophotographies ou sur des enregistre-ments tudi l aide d un logiciel informatique(comme Latis Pro au lyc e).OscilloscopeVous devez tre capable de mesurer leretard d un clap ou d une salve d ultrasons l aide d un OndeOnde m caniqueOnde transversaleOnde longitudinaleC l rit RetardOnde progressiveMilieu dispersifA p.

5 32 : Ondes m caniques le long d un p. 35 : Perturbation le long d une p. 35 : Perturbation le long d un p. 35 : Salve d de la c l rit avec la temp ratureLa c l rit vdu son dans l air est proportionnelle laracine carr e de la temp rature math matiquement cette propri t . donnev=340 1pour la c l rit du sondans l air 15oC. Calculez la c l rit du son dansl air 0oC puis ` N oubliez pas les Exercices r solus pages 30 et 31 du l rit des ondes sur une cordeLa c l rit des ondes le long d une corde lastique d -pend de sa tensionF(en newtons N) et de sa masselin ique (masse par unit de longueur, en 1) :v=sF la c l rit vpour une corde de longueur =10 m dont la masse est de 1,0 kg, tendue parune force de 2,5 varie cette c l rite si : avec la m me corde, on multiplie la tension parquatre ?

6 Avec la m me tension, on forme une tresse avecquatre cordes identiques ? corde de la questionaest maintenant tendue parle poids d une masseM, comme le montre le sch maci-dessous :cordepouliemasseMCalculer la valeur de la c l rit des ondes le long dela corde, avecM=160 p. 33 : L ol oduc4 Chapitre 2 Ondes m caniques progressives p riodiquesR R Onde progressive p riodiqueIl faut savoir recon-na tre une telle onde (r p tition d un motif l -mentaire), et savoir mesurer sa p riodeT(dur ed mission d un motif l mentaire).P riode temporelleChaque point du milieu subit lam me perturbation intervalles de temps gaux riode spatialeLa m me perturbation se reproduitidentique elle-m me dans la direction de pro-pagation.

7 La distance entre motifs identiquescons cutifs est la p riode des ondes sinuso dalesUne onde progressivep riodique est dite sinuso dale si l volution p -riodique de la source peut tre associ e unefonction sinuso d ondeLa p riode spatiale est appel e lon-gueur d onde et not e . =vT quation aux dimensionsVous devez savoir justifierla formule ci-dessus par une quation aux di-mensions, montrant que la formule esthomog ne:([ ]=m[vT]= 1 s=mDiffractionLa diffraction est l talement des direc-tions de propagation de l onde lors de la ren-contre d un obstacle ou d une ouverture. Cet ta-lement est d autant plus marqu que les dimen-sions de l obstacle ou de l ouverture sont faibles :d DispersionLe milieu est dispersif si la c l rit desondes d pend de leur fr ProgressivesP riodiquesP riodeLongueur d ondeDiffractionDispersionA audiblesLes ondes sonores audibles par l oreille humaine ontune fr quence comprise entre 20 Hz et 20 quelles valeurs sont comprises les longueursd ondes correspondantes, si la c l rit du son dansl air vaut 340 1?)

8 La question pr c dente, avec des ondessonores se propageant dans l eau, la c l rit de1 500 cholocation des dauphinsPour se situer par rapport d ventuels obstacles, undauphin produit une salve d ultrasons de fr quencef=40 la longueur d onde de ces ultrasons, avec1 500 1pour la c l rit des ultrasons dans l est la dimension de la plus petite proie quele dauphin peut attraper, les yeux ferm s ? p. 51 : Ondes la surface de l de vibreur de Melde est constitu d une lame mo-bile verticalement, et d un lectroaimant actionnantcette lame. L lectroaimant est parcouru par un cou-rant de 50 que la lame est attir e par l lectroaimantquelque soit le sens du courant, pourvu qu il soitsuffisamment intense, calculer la fr quencefdesoscillations de la ce vibreur, on produit une onde progressivep riodique le long d une corde.

9 On mesure la lon-gueur d onde des ondes cr es, soit 25 cm. Calculezla c l rit des ondes sur la N oubliez pas l exercice r solu page 48 du p. 53 : Mesure de la c l rit des circulairesLe document photographique ci-dessous repr sente ler sultat d une exp rience o la fr quence du vibreurest 30 Hz. L chelle est de 1 matisez la surface de l eau en coupe l instantde la photographie. Soyez bien pr cis sur la positiondu est la nature de l onde ? terminez sa longueur d onde et sa c l rit .d. quoi devrait ressembler une photographie, prise un instantt+T2, apr s l instanttde la prise de vuepropos e? thode des deux microphonesLe son mis par le haut-parleur est capt par deux mi-crophones M1et M2branch s sur les voies YAet YBdel la fr quence du son capt , sachant que l onaper oit deux p riodes compl tes de chaque sinu-so de sur l oscillogramme, que l cran comporte dixdivisions au total en largeur, et que la fr quence debalayage est r gl e sur 0,1 ms par les deux abscisses des microphones sont gales, les courbes observ es sur l oscilloscope sonten d place lentement le microphone M2et on rel vel abscissex2de ce microphone, chaque fois que lescourbes sur l oscilloscope sont nouveau en (cm)17,034,051,068,085, valeur de la longueur d onde peut-on d -duire de ces mesures?

10 Est alors la c l rit du son dans l air ? thode du microphone uniqueLe son mis par le haut-parleur est capt par le micro-phone M. On r alise les branchements conform ment la figure sont les deux tensions visualis es sur l os-cilloscope ? la fr quence du son capt , sachant que l onaper oit deux p riodes compl tes de chaque sinu-so de sur l oscillogramme, que l cran comporte dixdivisions au total, et que la fr quence de balayageest r gl e sur 0,2 ms par note les deux positions du micro qui permettentd obtenir des sinuso des en phase :x=4,5 cm etx=38,5 cm. Quelle est la valeur de la longueurd onde de l onde sonore dans ces conditions ? d duire la c l rit des ondes sonores dans l chographie du c urDes ondes ultrasonores de fr quence 2,00 MHz sontutilis es pour r aliser l chographie du c ur.