Modèle de concours d'entrée à l'ENSAM 2012 — filières SPC-SVT-STE-STM — Physique

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UNIVERSITE MOULAY ISMAIL
ECOLE NATIONALE SUPERIEURE D'ARTS ET METIERS-MEKNES
| Concours d'entrée en Première année de l'ENSAM de Meknès
| Filières : Sciences Expérimentales, et Techniques
mettre ‏أو عا لمم امس ممم الس اا ل و ل ل‎
Epreuve de Physique
Durée: 2h30 Meknès, le 26 Juillet 2012
- L'épreuve contient 6 puges
- Répondre dans la feuille : « fiche des réponses » à rendre vec: {a jeullle d'examen
-_ Toute application numérique manquant l'unité ne sera pas compiée
Physique 1 (Mécanique) : Les parties ‏يا‎ H, et V sont indépendautes, les parties fl et IV sont enchainées.
Partie I : Une motocyclette roule sur un tronçon circulaire (virage) d'une route de 750 m de rayon. Elle roule
avec une vitesse de 100 km/k. 4 un moment donné, le motocycliste ralentit avec une accélération constante,
On désigne par v, y,, y, et y la vitesse instantanée, l'accélération tangenticlle, l'accélération normale et le
module de l'accélération, respectivement Sachant qu'au bout de 8s, la vitesse de la motocyclette est réduite à
75 k/b, calculer au début de freinage:
4. L'accéfération tangentielle et l'accélération normale y, ct, Pal 5
‏ل‎ 4 1 Sens du
de la motocyclette ‏و‎ 4 . 01
3, ‏م‎ module ÿ de l'accélération et l'angle « que fait ‏م‎ 3
la catuposante tangentiellc ‏رض‎ avec le vecteur accélération ‏ل 1 ا‎ 1
4, Tracer sur le schéma, eu respectant le sens de mouvement )08.1( Rayon =
1 La _ 75û les différentes accélérations y,,ÿ,,7 ‏مما‎ FSU +
Partie 11 : La motocyclette a parcouru sur une route droite, une distance ‏بل‎ en 4 phases telles que :
- Phase 1(0 4 > 650: elle part avec une vitesse initiale nulle, mais avec une accélération constante
fy=1m/s?}) durant un temps de 5
- Phase 2 (6s 62 >01 à partir de t1=66, elle a une accélération également constante mais de valeur
y=1,5m/s2, durant un temps At: inconnu ; à la fin de cette deuxième phase, elle atteigne la vitesse v=12
- Phase 3 (1, «7 ‏ى‎ 4, } : elle conserve cottc vitesse (v=1 2m/s) pendant un temps Àt; inconnu
- Phase 4 (1, 5 ‏لوم 40 4 ؛‎ elle vst en frcinage, sa décélération est constants, el ele s'arrête complètement
en 65.
Le temps total de la circulation du trajet est de 12405. Les origines de la position x{t} et le temps t sont prises
égales à 26r0,
4. Calculer la vitesse de la motocyclette en ‏وجرا‎ et calculer les temps t2 etts,
5. Calculer sa position aft) pour ‏وكا راس‎ ett=ts, Calculer ensuite la distance totale parcourus d.
Partie 111 : Vans cette partie, on considère que la motocycletle soit de masse mn (y compris la masse du
motocycliste), qui roule sur ur plan horizontal où incliné avec une vitesse v (parallèle au chemin de
déplacement). La motocyclette se met en mouvement grâce à son moleur qui développe une force de traction
F, On note par g{m/s°) l'accélération de la pesanteur, Lors de son monvement, la motocyclette est sournise à
deux forces qui s'opposent au mouvement:
- Force 4, (appelée résistance au roulement), donnée par la formule: F - fmg, où jf, est un
coefficient supposé constant:
- Force F,, résistance de l'air (appelée force aéradynamique}, donnée par l'expression: ‏ب تلحو )1م هج ركز‎
où ‏م‎ 1 et C sont des constantes. ‏م‎ : masse volumique de Pair, À : surface frontale de la motocycietie
ct Ca: coefficient constant. La vitesse v est exprimée enm/set Æ (N).
wadifa-info.com sb AUD ç àë 30 je Lil dll Slaï

Les directions de / ‏لله‎ Æ sant parallèles à la direction du mouvement. Pour les applications numéri ques, 1
prendra: g=10 m/s°, m=200 kg, 0 =1.25 Ko/m°, A=0.6 m, Cd-0.75. f. 0.007.
6. Pour une accélération constante ‏,لا‎ Sur plan horizontal, exprimer la force de traction F de Ja motocyciette
que son moteur doit fournir en fonction de la vitesse v, l'accélération y et des dnnées. Après À.N, donner
Fen fonction de v et ÿ, uniquement.
7, Dans cette question, la motocyclette grimpe une pente, qui fait un angle &=5° par rapport à l'horizontale,
avec la loi de vitesse, décrite dans 3 partie précédente {Partie 11(. Faire FAN. et donner ja force ‏تر‎ en
fonction de v seulement, pour les phases 1 et 4. Pour quelle vitesse v, Fsera nulle {phase 2).
Partie IV: Dans l'objectif de détemniner les relations entre lès grandeurs relatives au moteur de la
motocycliette à celles relatives à Ja roue, nous considérons le montage d'essai de la figure 2: le moteur
entraine l’une des deux roues {cette roue est appelée par la suite roue motrice) à travers une courraie
inextensible (assimilée à un brin} et suns glissement (dans ce montage, les axes de rotatiou sont supposés
fixes}. La roue motrice est assimilée à un plateau composé de deux cylindres homogènes coaxiaux er
aluminium de rayons respectifs R et Ri, ayant même hauteur À, la masse volumique de l'aluminium est Paz
2690 kp/ms, On donne :
rayon tr
- Le moment d'inertie du moteur : régligée AS Moteur
- Rayon de l'arbre moteur aù passe la courroie :r =5 75 cm fa j
- Grand rayon de la roue motrice, R=21cm, hauteur h (h=0.2 cm) te Roue
- Räyon au niveau de la roue (motrice), où passe la courroie, LT ‏ا‎
R=11,5 em jh” ‏م‎
‎Fig.2 > ‏ب‎
8 Exprimer le moment d'inertie de la roue matrice, l, en fonction ‏أي‎
‎de ‏وم‎ h, R ‏اع‎ Calculer ‏م‎ (kg.m?). Rappel : le moment d'inertie rayon ‏رع‎ nee
d'un cylindre de rayon R par rapport à son axe est donné par D
l=imft?/2, ‏نما‎
3. Exprimer la vitesse angulaire ‏وه‎ de la roue motrice en fonction de la vitesse angulaire ©, du moteur
ut les rayons r et Ri. justifier votre réponse, En déduire une relation similaire entre les accélérations
sngulaires @,, et ‏مرت‎ On pose par la suite : G = 2/0,
10. Le couple 1. développé par le moteur est transmis à la roue motrice à travers la co urroie, où désigne sa
valeur par ‏م1‎ appliqué sur la roue. On admet ln relation entre ces deux couples : Te = ‏و1‎ Soit F, la
011110583718 tangentielle qui matérialise l’action appliquée par le sol sur la roue motrice. Par application
du principe de la dynamique à la roue, exprimer en fonction de À & 1, ‏مله‎ et Te
11. Pour un copule 7=-ke,, (k est une constante}, et après AN, exprimer ‏وا‎ en fonction de Op: ©, tk
12. Pour une force F,, nulle, donner l'éguation différentielle du mouvement de la roue sous la forme
D + b&@,, =0, où on précise les constantes ç et b en fonction de k & G, ‏عه‎ Après AN, donner “y
en fonction du temps t (on prendra k-20).
Partie ‏لا‎ : On considère un système Composé d'un petit cylindre assimilé à un point matériel de masse
m=10 kg et d'un ressort de raideur k=50Ù N/m et de longueur initiale = 0 mm, sa longueur dans la
position horizontale {1) est 200 mm. La masse m glisse sans frottement le [long d'une tige verticale, tel
qu'il est illustré sur la figure 3. La masse est lâchée du repos à partir de la position (1), elle atteint la
position (2), située à la distance h avec une vitesse ‏بلا‎ )2[. On choisit la position (1} corrime référence
pour l'énergie potentielle due à la pesanteur, On note En : énergie potenticlle, EF, : énergie cinétique et
En : énergie mécanique, rélatives au système.
13, Calculer ‏وكا‎ et Enr du système (masse-ressort) dans 30 AAA ‏لأسب‎
‎la position (1), ; m |
14. Exprimer Es, E> en fonction de 171, ‏منأ مأ رق‎ hket ‏أ رونا‎
du système dans la position (2). g
15. Exprimer la vitesse ‏وا‎ de la masse lors de son passage vers le Ë
bas devant la position à, en fonction de mg ‏لت ما ا ملا‎ h
Calculer ‏ولا‎ pour h=150 mm.
Fig.3 ‏رو اا سلا‎
2/6 0 SA
À 7 Arr
\ ‏الا‎
‎5 ‏شن 5 تسيو‎ LE JM
NE 2
Ds 46
wadifa-info.com ‏ج المباريات من موقع وظيفة إنفو‎

Physique {I (Electricité) :
Problème. ‏و‎
‎7 ‏يكبت‎
‎Sur la figure (Fig.1} est schématisé un cireuit électrique gi hs le ‏و‎
‎comportant un générateur de tension continue de force ns: À ‏م‎ En
électromoirice £ = 10 V, un condensateur de capacité €, € ‘
une bobine d'inductence Let de résistance négligeable, fn É sad
trois conducteurs ohmiques de résistances Rs, Riet Ra et | sé / 1
quatre interrupteurs ‏ريكا‎ K, K et ka. 8, | ‏ل‎ 1
11 . 7 LIRE : peus 2 :
On ul iise une centrale d'acquisition qui permet de ‏ب 1 ا‎ HE —— ‏لسسرة‎
‎visualiser les tensions ‏عنا‎ et u, et le courant ‏م 1 ميا‎ ٍ
Toutes les expériences sont indépendantes, et les valeurs ‏و‎ { 1 1
de Ra Ra Ra Let € peuvent changer d'une expérience à DS NE mme ‏ل‎
‎l'autre. 1 ‏م‎
‎Expérience À.
Dans cette expérience, les interrupteurs K,et K, sont fermés, K; et K; sont ouverts.
1, Donner l'équation différentielle vérifiée par la tension ‏من‎ en fonction de E, ‏يق‎ et €.
2. La résistance R, = 20 Q, et la constante du temps du circuit vaut 04 m5. Déduire ta valeur de la
capacité C.
4. Une fois le condensateur totalement chargé, quelle sera l'intensité du courant ‏ما‎ qui le parcourt?
4, Si l'on remplace ‏يلا‎ par deux conducteurs ohmiques montés en parallèle de résistances R = 10 G
chacun. Quelle sera la valeur de la constante du temps du nouveau circuit ?
Expérience B.
Dans cette expérience, les interrupleurs Ki et Ke Sp ‏ل ا ا ا الم د‎
sont fermés, K ‏الع‎ sont ouverts. de. HO OS à à Æ + 4. $ |
: : 1 . Lacevberer grues dass é isa ‏اس | وح صم‎
Le courant 1, est reporté sur la figure (Fi8.2).. | OS ‏لاسا‎ à à |
5, Quelle est la valeur numérique de la constante ‏اط‎ adobe ‏ال ا‎
| du temps du dipôle RL ? | ‏اجا كل اط‎ ENS ‏أ ادر مه لاد ل ب الوا‎
6. En déterminent ja valeur finale du courant 7 ‏لم‎ :] :]: 0: : : | aA ‏؛‎ |
donner la valeur de la résistance Ra. Le d dé LÉO ‏المي ا‎ pr ‏الا‎
‎3. Déduire la valeur de l'inductance ‏ما‎ POS PS RS os à is]
F1 2 3 4 5 & 4 8 + 18
Fig,
Expérience €.
Dans cette expérience, les interrupteurs ‏وكا اع يا‎ sont fermés, K et ‏وكا‎ sont ouverts.
A l'instant t=0, le condensateur, suprosé de capacité C = 50 UF, est complètement chargé
L'évolution de le tension uç et reportée sur 3 figure (Fig.3}.
La résistance R; = 20 9.
‏ا ات‎ UE ‏ل الات‎ nes ‏م‎ S S pan]
3 Quelle est la valeur de la sensibilité hotte fps Huet)
verticale (l'échelle en V/div}? INK à ; BE À ! ‘|
x : LPS en ‏لاوا مس ا سس ا‎ Q
g. En déterminant la constante du temps du À ‏ل أ‎ 1 1 01 1 01 0 Me
circuit, déduire la valeur de la résistance ‏بي‎ Sd: es. ‏الوه‎ DS OS AS ‏لاا‎ 4 es
; ‏الا ا‎ 2 1 1 | Lies ‏ا‎
‎1 2 3 4 b] 5 7 & 9 14
Fig.3
wadifa-info.com M ‏كي ىق‎ 6
‏نمادج المباريات من موقع وظيفة إنفو‎

Expérience D,
On court-circuite les conducteurs chmiques ‏را‎ et ‏مت‎ {on peut supposer R; = À; = 0( et on rempiace la
bobine par une autre d'inductance ‏نا‎ et de résistance r.
Le condensateur est complètement chargé, et est supposé de capacité C = 50 UF.
À l'instant t=0, les interrupteurs ‏يا‎ et K; sont fermés, Ki et K sont ouverts.
L'évolution de la tension ue et reportée sur la figure {Fig.4), ‏ل‎
‎10. En supposant que là pseudo-période est à peu prés ‘| 1 0 ‏اا ا‎ & LP SE à
égale à la période propre d’oscillètion du circuit LC, 3 SR ‏وجيت ل الات لح مسي ل‎
calculer la valeur ‏فك‎ j'inductance L’. ‏يأ لأا‎ de ‏ا ل‎
‏ال أ ا‎ À ‏مرج لكوي‎ es: ‏ات‎
‏ل ا ا ال‎ : 1 1 0 À
2 3 ‏هه ا 4ه‎ 2%
Exercice, Fig:
| Répondre par Vrai ou Faux
FE is enr An man ne ares
2. | La constante du termps d'un cirçuit RL est égale à la durée nécessaire pour que le courant y circulant se
‏قلق‎ période prapre d'oscillat'on d'un cireuit LC augmente lorsque la valeur de la capacité € a rene
: 4. | 00 peut considérer que 2 résistance interne d’une bobine L n'a aucun effet sur la période d'ostiliation
| 5. | La capacité équivalente de deux condensateurs en série est toujours inférieure à la valeur de la capacité
Ro un unanime ‏ا‎ puise)
: 6. _١ Bans un cireuit LC parfait la tension aux bornes du condensateur tend vors zéro en régime permenent. ْ
7. | l'intensité du courant dans un circuit RC en début de charge 256 005 ulle même si le condensateur est
8. | La résistance équivalente de deux conducteurs chmiques en série est toujours supérieure à la vateur dela
19 | Limpédance d'un condensateur en régime continu est très faible ‏تعب‎
‎12. Quand la fréquence du courant diminue, lirnpédance d'une bobine augmente. ‏ااا‎
‎13. | Sile courent traversant une bobine est constant, &lurs forcément !a tension à ses bornes ect riulie, 1
15 La capacité 8 ulvalente de deux condensateurs en paral lète ect toujours de valeur 5061061026 à El |
17. . En régime continue, un condensateur est équivalent à un court-ciruit. ue
18. | Quand un condensäteur est totalement chargé, le courant qui le traverse est nul," |
20. | La tension aux bornes du condensateur, dans un ‏انف‎ REC en régime libre, est toujours
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