Modèle de concours d'accès en 1re année du cycle ingénieur pour les titulaires du DEUG — École Hassania des Travaux Publics (EHTP) — session 2023 — épreuve de physique

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Royaume du Maroc
Ecole Hassania ‏م‎ Qui
des Travaux Publics 4 NN ‏العمومية‎ JEU
Concours d’accès à la première année de l'Ecole Hassania des
Travaux Publics
Epreuve de physique
Durée : 3h
Année açadémique : 2022-2023
RECOMMANDATIONS IMPORTANTES
L'épreuve durera 3 heures.
Le candidat attachera la plus grande importance à la clarté, à la précision et à la
concision de la rédaction.
Si un candidat est amené à repérer ce qui peut lui sembler être une erreur
d'énoncé, il le signalera sur sa copie et devra poursuivre sa composition en
expliquant les raisons des initiatives qu'il a été amené à prendre.
Toute réponse nécessitante un calcul non encadrée et non justifiée ne sera pas
prise en considération.
L'usage d’une calculatrice non programmable est autorisé pour cette épreuve.
Adresse : Km 7, Route d'El Jadida, BP 8108 Oasis-Casablanca
.Tél:0520420515 Fax : 05 20 42 05 10 — 05 22 23 07 17
Site Web: www.ehtp.ac.ma

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Exercice 1 : » Mécaniques »
On considère un axe fixe OZ vertical, et deux axes OX et OY
perpendiculaires entre eux. Le plan (XOY) fait avec OZ un angle a aigué. Les
axes OX et OY tournent autour de OZ avec une vitesse angulaire constante ü.
Un point matériel M de masse m peut glisser sans frottement sur OX. Le point
. Mest soumis en outre à une force dirigée de M vers O proportionnelle à la
distance OM. Soit À le coefficient de proportionnalité.
Onpose OM = r(t)i,où test le vecteur unitaire associé à l’axe OX et on note
par j et X les vecteurs unitaires associés respectivement à l'axe OY et OZ.
1- Faire le.-bilan.des forces exercées sur le point matériel M dans le repère
tournant.
2- Donner l’expression de chaque vecteur force tout en précisant son module
et sa direction en fonction de a, w,retr'{t).
3- Ecrire la relation fondamentale dans le repère tournant. En déduire :
3-1- l'équation du mouvement du point matériel M.
3-2- l'équation du mouvement du point matériel M.
4- Résoudre l'équation du mouvement en prenant comme conditions initiales
r(t = 0) = ro et r'(t) = 0. Discuter les différentes solutions selon la valeur de À.
5- À quelle condition sur ro le point M est-il en ‘équilibre relatif. Discuter le
résultat selon la valeur du paramètre À.
Exercice 2 : « Électromagnétisme »
Entre les plans de deux fentes F: et F2 centrées sur l’axe Oy et parallèles à Ox
règnent un champ Ë parallèle à Oz et un champ magnétique 8 parallèle à Ox.
Un faisceau de particules positives animées de vitesse v parallèle à Oy pénètre,
à travers ‏ربع‎ dans la région où É et B existent. (Fig.1)
1- Calculer la vitesse vodes particules qui traversent la fente F2.
2- Les particules de masse m et de vitesse Vo pénètrent par F2 dans une région
où règne un champ magnétique B' parallèle à Ox. Calculer la.distance D à
laquelle les particules qui pénètrent dans le champ B' en F2 recoupent l’axe 72,
en fonction de m, vo, ‏رو‎ et 87. Avec ‏م‎ le rayon de courbure de la trajectoire
circulaire des particules. (Fig.2). |
3- Déterminer l'expression du pouvoir séparateur dD/dm du spectrographe de
masse ainsi constitué.
4- Calculer la différence des distances AD correspondant à deux isotopes de
masses atomique A1 et A2=A1+AA.

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1
Fig.1
Vo
1 | ‏م‎ 1
D
|
_ Fig2

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Exercice 3 : « Étude d'une pompe à chaleur »
Dans une pièce fermée, on souhaite maintenir une tempé
tandis que l'air extérieur est à la température Ben = 0 °C.
Pour cela, on considère une pompe à chaleur fonctionnan
dessous).
rature Ozmb = 20 °C
t ainsi (voir figure ci-
compresseur
Echangeur E,
Echangeur ‏مع‎
détendeur
Le fluide considéré est de l'hélium gazeux assimilé à un gaz parfait.
Caractéristiques de l'hélium :
Capacité thermique massique à pression constante Cp = 5,26 ki. Ki kg;
Masse molaire M = 4,0 g.mol” ;
Rapport des capacités thermiques massiques à pression et volume constants
CP, —
= y = 1,67
Le fluide décrit des cycles au cours desquels il subit :
> Une détente adiabatique réversible dans le détendeur qui l'amène de
l'état À (0 = Bamb = 20 °C, Pa = 3,0 bar) à l'état B (Te, Pe = 2,0 bar);
> Un réchauffement isobare dans l'échangeur E. qui amène le fluide dans
un état C (Bc = ‏.م9‎ = 0 °C, PC);
> Une compression adiabatique réversible dans le Compresseur qui amène
le fluide dans un état D (To, Po) ;
> Un refroidissement isobare dans l'échangeur Es qui ramène le fluide dans
l'état À.

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La
1- Exprimer littéralement les températures Ts et To en fonction de Tamb, Text, Pa
et Ps.
2- Faire les applications numériques.
3- Donner l'allure du cycle en coordonnées (P, V) en précisant le sens de
parcours du cycle.
4- Est-ce un cycle moteur ou récepteur ? Que cela signifie-t-il ?
5- Calculer le transfert thermique Qc reçu par une masse m = 1,0 kg du fluide
lors de {a traversée de l'échangeur Ec. Commenter le signe.
6- Calculer le transfert thermique ‏يمه‎ reçu par une masse m = 1,0 kg du fluide
lors de la traversée de l'échangeur E:. Commenter le signe.
7- Calculer le travail W reçu par une masse m = 1,0 kg du fluide lors d'un cycle.
8- Définir l'efficacité e de la pompe à chaleur. La calculer.
9- Quelle est l'efficacité maximale emax que l'on peut obtenir pour une pompe
à chaleur fonctionnant avec ces deux mêmes sources de chaleur ? Pourquoi
n'est-elle pas atteinte avec la pompe à chaleur étudiée ?
10- Quel est l'intérêt d'une pompe à chaleur par rapport à un chauffage
électrique.
Données :
Correspondance : T {en K) = 6 (en °C) +273
Constante du gaz parfait R = 8,314 J.K.molt
Bon Courage