Modèle concours d'accès — École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) Meknès 2010 — Physique
En bref
Ce document est une ancienne épreuve écrite du concours de Concours d'accès aux grandes écoles organisé par École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) Meknès (2010), publiée sur Wadifa Info en consultation et téléchargement PDF gratuits.
- Organisme
- École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) Meknès
- Grade
- Concours d'accès aux grandes écoles
- Spécialité
- Physique
- Année
- 2010
- Pages
- 4
- Langue des questions
- français
- Correction
- pas encore disponible
Épreuve du concours d'accès à École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) Meknès 2010 — Physique. Ce modèle contient 4 page(s) pour préparer les concours des grandes écoles au Maroc.
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— صفحة 1 — Université Moulay Ismaïl Meknès le 27 juillet 2010 Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers - Meknès | Concours d’entrée en première année de l’Ecole Nationale Supérieure Ï d’Arts et Métiers — Meknès Filières : Sciences mathématiques À et B Matière : Physique Durée totale : 3h Remarques importantes : - La rédaction peut être en français ou en arabe. - Cette épreuve est composée de deux parties indépendantes : * Une partie Rédaction (les réponses seront rédigées sur la feuille de rédaction). * Une partie R.S.F (les réponses seront notées sur la fiche de réponse). Partie Rédaction Exercice 1 (Rédiger les réponses sur la feuille de rédaction) La loi d'attraction universelle, appliquée à deux corps de masses m, et mz dont les centres sont à la distance d s’écrit : F=G = . Où G étant une constante égale à 6,67.10""" (SI). 1- Exprimer l’accélération de pesanteur مع au niveau du sol en fonction de G, du rayon R de la terre et de la masse M de la terre, supposée concentrée en son centre. 2- Sachant que R= 6400 km, calculer M. On donne au niveau du sol مع = 9,8 m/s? 3- Exprimer, en fonction de g,, R et z, l’intensité ع de la pesanteur à l'altitude 2 (z est mesurée par rapport au niveau du sol). 4- Montrer que si z est très petit devant R, l’accélération de pesanteur g est une fonction linéaire de z. On donne : بلي = 1— 2x quand x est négligeable devant |. 5- Un satellite artificiel de masse m évolue à très haute altitude, où la valeur de g est celle trouvée à la question 3-, en décrivant un cercle concentrique à la terre dans le plan de l’équateur (voir figure ci-contre). a- En appliquant le principe fondamental de la dynamique, exprimer la vitesse du satellite en fonction de go, R et z. b- Calculer cette vitesse pour z = 36000 km ? c- Quelle est la durée d’une révolution ? L’exprimer en secondes et en heures, Conclure. Trajectoire du satellite Pour les questions 6 et 7, on supposera que le centre de l’orbite circulaire est déplacé par rapport au centre de la terre. Le point À de cette orbite le plus rapproché à la terre a une altitudè حي 20000 km, le point B le plus éloigné à une altitude z3= 36000 km. La vitesse au point B est celle trouvée en 5-b. 6- On prendra sur toute l’orbite une valeur constante de g égale à celle qu’on calcule pour z = 36000 km d’après la question 3. En utilisant le théorème de l’énergie cinétique, déterminer l’expression et la valeur de la vitesse au point A. 7- On veut maintenant faire un calcul plus exact de la vitesse au point A. On tient alors compte de la variation de ع en fonction de z. a- Sachant que la variation de l’énergie potentielle de pesanteur correspondant à une variation dz de z est donnée par: dE, = Fdz où F est le module de la force d'attraction à l’altitude z. Déterminer l’expression de l’énergie 1/4 نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو wadifa-info.com — صفحة 2 — potentielle de pesanteur E,,(Z) à une altitude 2 en fonction de go, R, 2 et m. On prendra le niveau du sol comme référence E,,(z=0)=0. b- En utilisant la conservation de l’énergie mécanique, déterminer numériquement la vitesse au point A. Partie R.S.F Les cinq exercices de cette partie sont indépendants. Exercice 2 (Donner les réponses sur la fiche de réponse) Un ressort AB de masse négligeable, de constante de raideur k = 50 N/m est fixé par son extrémité À à un point fixe. On accroche à l’extrémité B un corps solide 5 assimilé à un point matériel de masse m = 50g, Le solide 5 est écarté de sa position d’équilibre, verticalement, vers le bas d’une longueur a = 5mm. 1- Déterminer l’expression, puis la valeur numérique de la période T des oscillations du corps S. 2- A l’instant t=0, le centre d’inertie 6 de S passe par sa position d’équilibre Gp en allant vers le bas, dans le sens positif. On repère la position de 6 par son abscisse y(t) sur une droite d’origine Go, orientée vers le bas. a- Donner l’équation y(t) du mouvement. b- Déterminer les instants de t, pour lesquelles l’énergie cinétique est maximale en fonction de T et k (k est un entier). 3- On fixe sur la partie inférieure de S une pointe verticale de masse négligeable (voir figure ci-dessous). L’extrémité de cette pointe est animée du mouvement étudié précédemment (question 2) et vient frapper au point P la surface d’une nappe d’eau. L’amplitude des ondes circulaires concentriques qui se propagent à partir de P est a=5 mm. a- La distance qui sépare deux crêtes successives est 12 cm. En déduire la longueur d’onde À. A b- Donner la vitesse V de propagation de l’onde en fonction de À et 1. Calculer sa valeur. 4- On place sur l’eau, à la distance d à partir de P, un morceau ponctuel de liège (L) (L’amortissement des ondes à la surface d’eau est négligeable). B a- Quelle est la valeur minimale متمل Prise par d pour que les vibrations en P et en L soient en phase. 5 b- A un instant ما on mesure une élongation À de la vibration en P. A quelle instant t, P après ty on retrouve cette même élongation en L (On exprime t, en fonction db, ناج ب d,àet 7 Exercice 3 (Donner les réponses sur la fiche de réponse) Un réseau par transmission de pas a =10$m , disposé devant une lentille convergente (L) de distance focale f=10 cm , et de foyer image F’, est éclairé sous une incidence normale par un faisceau lumineux monochromatique de longueur d’onde 4=0,4.10‘m . Dans le plan focal de la lentille on place un écran (E). Tous les rayons diffractés dans la direction 9 convergent au point M d’abscisse x par rapport à l’axe (F’x) (figure ci-dessous). Faisceau lumineux Réseau L 1- Donner la relation entre x et 0. 2/4 نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو wadifa-info.com — صفحة 3 — 2- Déterminer en fonction de a et ©, l’expression de la différence de marche & entre deux rayons successifs difractés dans la direction ©. 3- Déterminer en fonction de a, k et À, l’expression de sin(0,) (0, : l’angle correspondant à l’ordre k عل est un entier relatif)). 4- Quelles sont les valeurs numériques de tous les ordres possibles. 5- On incline maintenant le faisceau lumineux d’un angle و0 par rapport à la normale au réseau. a- Que devient l’expression de sin(0,) (© est défini à la question 3). b- Sachant que la tâche lumineuse de l’ordre 2 correspondant à l’incidence normale du faisceau s’est déplacée au foyer F’ quand le faisceau est incliné de .و0 Déterminer l’expression donnant Op puis calculer sa valeur en degré. Exercice 4 (Donner les réponses sur la fiche de réponse) Les niveaux d’énergie de l’atome d'hydrogène vérifient la relation E, = ا où n étant un entier naturel non nul et Ep=13,6 eV . On donne h = 6,62.107* J.s (constante de Plank) ; c= 2,998.10* m/s et 1e V=1,602.10""°I. 1- Quelle est l’énergie d’ionisation E; de l’atome d’hydrogène quand il est à son état fondamental (n=1). 2- Déterminer l’expression de la vitesse minimale Vin d’un électron de masse m qui rentre en choc avec un atome d'hydrogène au repos et permettant de l’exciter depuis l’état fondamental jusqu’à l’état correspondant au niveau n. 3- a- Déterminer l’expression de la longueur d’onde À du rayonnement émis par l’atome d’hydrogène quand il passe de l’état excité d’énergie E, (n=2) à l’état fondamental, en fonction de n, h, c et Eo. b- Pour quelle valeur de n la longueur d’onde est minimale. En déduire la valeur numérique de Amin - Exercice 5 (Donner les réponses sur la fiche de réponse) Un condensateur de capacité C=100 microfarads est préalablement chargé sous la tension U = 1000 V. On installe ce condensateur dans un circuit i(t) comportant une résistance R=100 k® et un interrupteur (figure ci-contre). On ferme l'interrupteur à l'instant t = 0 s. UC (t) C R 1- À l'instant de la fermeture, Calculer la différence de potentiel entre les armatures du condensateur uc = Up, (en V) et le courant ip (en mA) dans le circuit. 2- A l'instant de la fermeture, la différence de potentiel entre les armatures du condensateur montre une tendance à la diminution. Calculer (en V/s) la pente de la tangente à l’origine de la tension aux bornes du condensateur. 3- Calculer la différence de potentiel uc1o (en V) aux bornes du condensateur à l'instant t = 10 s. 4- Calculer la valeur du courant is, (en pA) dans le circuit à l’instant t = 50 s, Exercice 6 (Donner les réponses sur la fiche de réponse) Les trois parties A, B et C sont indépendantes. La radioactivité est utilisée dans le traitement des tumeurs et des cancers: c'est la radiothérapie. Le principe حر consiste à bombarder une tumeur avec le rayonnement 8 émis par le "cobalt 60". Dans certains cas, il faut une source radioactive plus ionisante: on utilise un rayoñnement de type alpha, plus massif que les autres. La découverte de la radioactivité a donné aux sciences, à la médecine et à l'industrie un élan qui ne s'est pas ralenti. Le cobalt 39 Co est émetteur B7 de constante radioactive À = 4x107 s”!, 1- Écrire l'équation de désintégration du "cobalt 60". On supposera que le noyau fils est produit dans un état excité. Données: Extrait de la classification périodique: [›sMn 26Fe دكب ا z3Ni [2Cu Constante d'Avogadro: 6,02x107 mor" Masse molaire atomique du cobalt 60 : 60 g.mor”* نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو wadifa-info.com — صفحة 4 — 2- Un centre hospitalier reçoit un échantillon de "cobalt 60". 2.1- Déterminer le nombre Ny de noyaux contenus dans l'échantillon de Ing à l'instant de sa réception dans l'établissement hospitalier. 2.2- Donner l'expression liant dN, dt, À et N dans laquelle N représente le nombre de noyaux encore présents dans l'échantillon à l'instant de date t et dN étant le nombre de désintégrations pendant une courte durée dt. 2.3- En déduire l'expression de d'N en fonction de dt, À, Ny et t. Le technicien du laboratoire est chargé de contrôler cette source, tous les ans. À l'aide d'un compteur, il détermine le nombre de désintégrations qu’un échantillon radioactif produit par seconde. Ce nombre est appelé activité A définie par: A = 2 . L'activité peut se mettre alors sous la forme À = Age, 2.4- Que vaut littéralement تمه 2.5- On trace à l'aide d'un logiciel approprié le graphe du In(A) logarithme de l'activité A en fonction du temps: In (A) =f (figure ci-contre). Exprimer In (A) en fonction de t, À et :مم activité initiale de l'échantillon à l'instant de sa réception. 17,1 2.6- Déterminer graphiquement la valeur de la constante de désintégration radioactive À en an”!. 2.7- Donner la relation entre t, (temps de demi-vie) et À. 16,6 2.8- Calculer t,n en s. On donne : 1 an = 3,156 x 107. ? t (années) 3 7. B- Fission de l’Uranium 235. Déchets radioactifs subsistant au bout d’un siècle. 3- Lorsqu’une particule & frappe un noyau de béryllium 2 Be, un neutron est émis. Ecrire l’équation de cette réaction nucléaire. Décrire le nucléide restant. 4- Lorsqu’un neutron frappe un noyau d’Uranium 235 U, il se produit une fission. Ecrire l’équation de cette réaction nucléaire si les produits de la fission sont le strontium 3 Sr et le xénon 149 Xe. 5- Les produits de la fission sont radioactifs et se transmutent en d’autres produits radioactifs. L’ensemble de tous ces produits de la fission constitue les « déchets radioactifs ». Parmi ces déchets, on trouve le strontium °° Sr de demi-vie 25 ans et le césium 137 Cs de demi-vie 33,333 ans. Un déchet contient 8 mg de strontium 90 Sr et 8 mg de césium 137 وج Quelle quantité (en mg) de ces éléments restera-t-il dans ce déchet un siècle (100 ans) plus tard ? C- Une centrale nucléaire type PWR (réaction à eau ordinaire pressurisée) utilise comme combustible de l’uranium enrichi en uranium 235 U. 6- Un noyau d’uranium 735 U peut absorber un neutron. Parmi les réactions possibles, il ya celle où apparaissent 2 nucléides radioactifs 1% Ba* et 52 Kr*. Ecrire l’équation de cette réaction. S’agit-t-il d’une fission ou d’une fusion nucléaire ? 8 7- Chaque noyau d’uranium 235 libère en moyenne une énergie de 200 MeV au cours de la réaction précédente ; 30 % de cette énergie est transformée en énergie électrique. Une « tranche » d’une centrale nucléaire (type PWR) fournit une puissance électrique de 920 MW. Calculer en kilogrammes la consommation journalière de 235 ÿ dans cette centrale. On donne la masse d’un noyau d’uranium 235 : approximativement 235 u. On donne : Unité de masse atomique : lu = 1,66.10"”kg;1eV=1 6.10"? J. 4/4 نماذج المباريات من موقع وظيفة إنفو wadifa-info.com
Questions fréquentes sur ce sujet
Ce sujet est-il téléchargeable gratuitement ?
Oui. La totalité du sujet (4 pages) est consultable et téléchargeable gratuitement, sans inscription ni compte.
Le corrigé est-il inclus ?
Pas encore. Cette page publie les questions telles qu'elles sont tombées ; le corrigé proposé est ajouté progressivement selon les sujets.
Quel organisme et quel grade concerne ce sujet ?
Ce sujet provient d'un concours organisé par École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) Meknès. Il concerne le grade : Concours d'accès aux grandes écoles.
De quelle session s'agit-il et dans quelle langue ?
Session : 2010. Les questions sont en français.
Où trouver d'autres sujets du même concours ?
Tous nos sujets de la même famille sont regroupés sur la page Accès aux écoles et instituts supérieurs : /fr/modeles-concours/ecoles-instituts-superieurs. Les sujets y sont classés par session, du plus récent au plus ancien.
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