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Questions and Answers

Quels sont les deux paramètres à déterminer pour trouver les constantes x et y dans l'expression de la masse volumique ρ ?

  • La masse et le rayon
  • La masse et la longueur (correct)
  • La longueur et le temps
  • La longueur et le rayon (correct)

Quelle est l'unité de la masse volumique ρ ?

  • N/m²
  • kg
  • g/cm³ (correct)
  • kg/m³ (correct)

Quel est le produit scalaire de u = i + j et v = j + k ?

  • 3
  • 2 (correct)
  • 1
  • 0

Comment déterminons-nous l'aire formée par les vecteurs u et v ?

<p>En utilisant le produit vectoriel (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'angle θ entre les vecteurs u et v ?

<p>60° (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle relation décrit la masse volumique d'un cylindre en termes de ses dimensions ?

<p>ρ = m/(πlR²) (A)</p> Signup and view all the answers

Quelles dimensions doivent être prises en compte pour calculer l'incertitude absolue ∆L ?

<p>∆F, ∆k, ∆M et ∆ω (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la formule du produit vectoriel des vecteurs u et v ?

<p>u × v = (i + j) × (j + k) (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'expression qui donne la distance parcourue d sur un plan incliné pour un projectile ?

<p>$\frac{2v_i^2 \cos(\theta_i) \sin(\theta_i - \phi)}{a \cos^2(\phi)}$ (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la formule pour les coordonnées du point M, milieu de l'échelle ?

<p>$x_m = a \cos(\theta), y_m = a \sin(\theta)$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle méthode peut être utilisée pour déterminer la position finale du nageur lors de sa traversée ?

<p>Calculer les composantes de sa vitesse absolue. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la nature de la vitesse angulaire $ω$ mentionnée dans le référentiel mobile R'?

<p>Constante (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la vitesse du nageur dans l'eau ?

<p>1.2 m/s (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le lien entre la position du point M et le temps t dans la loi OM?

<p>OM dépend de $θ = ωt$ (C)</p> Signup and view all the answers

Comment s'exprime l'accélération de M dans le système de coordonnées cartésiennes ?

<p>Elle varie avec l'angle de l'échelle par rapport au sol. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les forces à l'origine du mouvement d'un point matériel selon la dynamique?

<p>Les efforts mécaniques (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'influence du courant sur le nageur s'il nage perpendiculairement au courant ?

<p>Il dérivera en raison de la vitesse du courant. (D)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte de la cinématique, que déterminent les accélérations relatives et d'entraînement?

<p>Le comportement du point M dans un mouvement circulaire (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rayon de courbure à déduire de la trajectoire de M ?

<p>Il varie avec l'angle de l'échelle. (D)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que le principe d'inertie explique dans le cadre des référentiels galiléens?

<p>Les objets au repos restent au repos et les objets en mouvement conservent leur mouvement (B)</p> Signup and view all the answers

Pour quelle valeur de θi la distance d est-elle maximale ?

<p>Quand θi = 45° (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le module du vecteur (AB) ?

<p>5 (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation correcte entre les cosinus directeurs de (AB) ?

<p>cos² θx + cos² θy + cos² θz = 1 (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle expression représente le vecteur unitaire porté par (AB) ?

<p>U −AB = (−1/5)i + (2/5)j + (0)k (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le produit scalaire entre les vecteurs (AB) et (BC) ?

<p>−4 (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la valeur de (BC) ?

<p>−2j − k (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le résultat pour la constante de raideur (k) dans l'équation de L ?

<p>L = F / Mω² (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le cosinus directeur correspondant à θz dans le vecteur (AB) ?

<p>0 (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le sens et la direction du vecteur unitaire U −AB ?

<p>Identique à (AB) (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'expression correcte de la vitesse dans le système des coordonnées polaires ?

<p>$v = r^{.} ext{-u} + r heta^{.} ext{-u}$ (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'accélération de M dans le système de coordonnées polaires ?

<p>γ = 4aω^{2} (cos θ u_{r} + sin θ u_{θ}) (A), γ = (r^{..} - r θ^{.2}) u_{r} + (2r^{.}θ^{.} + r θ^{..}) u_{θ} (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rayon de courbure dans le système de coordonnées polaires ?

<p>$ρ = a$ (C)</p> Signup and view all the answers

Dans le système de Frenet, quelle est l'expression de la vitesse ?

<p>$v = 2aω u_{t}$ (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la valeur de l'accélération normale $γ_n$ dans le système de Frenet ?

<p>$γ_n = 4aω^{2}$ (D)</p> Signup and view all the answers

Quel terme représente la direction de la vitesse dans le système des coordonnées polaires ?

<p>u_{r} (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le lien entre la vitesse et l'accélération dans le mouvement circulaire ?

<p>L'accélération est proportionnelle à la vitesse. (B)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui détermine la nature circulaire de la trajectoire de M ?

<p>La constance de r (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principe fondamental de la dynamique selon les lois de Newton ?

<p>Les corps en mouvement tendent à rester en mouvement. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel type de mouvement est décrit par le mouvement rectiligne uniforme ?

<p>Un mouvement sans variation de la vitesse. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle de la force de frottement dans un système physique ?

<p>Elle s'oppose au mouvement. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale caractéristique d'une force conservative ?

<p>Elle effectue un travail nul sur un trajet fermé. (A)</p> Signup and view all the answers

Dans quel cas se manifeste le principe d'inertie ?

<p>Lorsqu'un objet reste au repos ou en mouvement uniforme en l'absence de forces extérieures. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est une caractéristique d'un mouvement uniformément varié ?

<p>L'accélération est constante. (B)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce que l'énergie cinétique ?

<p>L'énergie d'un corps en mouvement, proportionnelle à sa masse et au carré de sa vitesse. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la définition de l'énergie potentielle ?

<p>L'énergie emmagasinée dans un système en fonction de sa position. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel facteur influence la force gravitationnelle entre deux corps ?

<p>La masse des corps et la distance entre eux. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la formule pour calculer le travail d'une force ?

<p>Travail = Force x Distance x cos(θ) (B)</p> Signup and view all the answers

Quel type d'exercice peut être classé parmi les exercices supplémentaires sans solution ?

<p>Exercice 5 sous section 1.3 (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle description correspond au mouvement sinusoïdal ?

<p>Un mouvement répétitif suivant une onde sinusoïdale. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel type de référentiel est considéré comme un référentiel galiléen ?

<p>Un référentiel où la Loi de Newton s'applique sans correction. (B)</p> Signup and view all the answers

Qu'implique le principe de conservation de la quantité de mouvement ?

<p>La quantité de mouvement totale d'un système isolé reste constante en l'absence de forces externes. (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Vecteur (AB)

Représente la direction et la longueur entre les points A et B.

Module du vecteur (AB)

La longueur du vecteur (AB).

Cosinus directeurs

Composantes d'un vecteur unitaire qui décrivent ses angles par rapport aux axes.

Vecteur unitaire

Vecteur de longueur 1, dans la même direction et le même sens qu'un autre vecteur.

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Produit scalaire de deux vecteurs

Une opération qui mesure l'angle entre deux vecteurs.

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Cosinus entre deux vecteurs

Mesure de l'angle entre deux vecteurs. Il est lié à leur produit scalaire.

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Vecteur Unitaire porté par (AB)

Vecteur de longueur 1 ayant la même direction et le même sens que le vecteur (AB).

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Relation Cosinus Directeurs

La somme des carrés des cosinus directeurs est égale à 1.

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Mouvement rectiligne uniforme

Mouvement d'un point le long d'une droite à vitesse constante.

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Mouvement uniformément varié

Mouvement d'un point le long d'une droite avec une accélération constante.

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Mouvement rectiligne sinusoïdal

Mouvement d'un point le long d'une droite avec une position variant sinusoïdalement dans le temps.

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Coordonnées cartésiennes

Système de coordonnées qui utilise trois axes perpendiculaires pour spécifier la position d'un point dans l'espace.

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Coordonnées polaires

Système de coordonnées qui utilise la distance à un point et deux angles pour spécifier la position d'un point dans le plan.

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Coordonnées cylindriques

Système de coordonnées qui combine des coordonnées polaires avec un axe z.

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Coordonnées sphériques

Système de coordonnées qui utilise la distance à l'origine et deux angles pour spécifier la position d'un point dans l'espace.

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Base de Frenet

Système de coordonnées tangents à la trajectoire d'un point.

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Principe d’inertie

Un objet en mouvement continuera à se déplacer à vitesse constante en ligne droite à moins qu'une force ne le modifie.

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Principe fondamental de la dynamique

La force nette agissant sur un objet est égale à la masse de l'objet multipliée par son accélération.

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Choc élastique

Collision où l'énergie cinétique totale est conservée.

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Choc inélastique

Collision où l'énergie cinétique totale n'est pas conservée.

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Travail d’une force

Mesure du travail effectué par une force sur un objet lorsqu'il se déplace.

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Énergie cinétique

Énergie possédée par un objet en mouvement.

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Énergie potentielle

Énergie stockée dans un objet en raison de sa position ou de sa configuration.

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Calculer l'incertitude absolue ∆L

Déterminer la valeur maximale de l'erreur possible dans le résultat (∆L) à partir d'erreurs connues dans d'autres variables (∆F, ∆k, ∆M, ∆ω).

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Calculer les dimensions x et y

Trouver les exposants corrects (x et y) pour les variables de la formule de la masse volumique (ρ = mx / πlyR²) pour que l'équation soit homogène.

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Masse volumique ρ

La masse par unité de volume d'un objet.

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Produit scalaire u.v

Une mesure de la relation entre deux vecteurs u et v basée sur leurs longueurs et leur angle.

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Produit vectoriel u Λ v

Un vecteur perpendiculaire à la fois aux vecteurs u et v, sa grandeur est reliée à l'aire du parallélogramme formé par les vecteurs.

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Angle θ

L'angle entre deux vecteurs u et v.

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Aire formée par u et v

L'aire du parallélogramme formé par les vecteurs u et v.

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Vecteur u

Un vecteur donné avec une composante en i et j

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Référentiel mobile

Un référentiel qui se déplace par rapport à un référentiel fixe. Exemple : un train en mouvement par rapport au sol.

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Vitesse angulaire

La vitesse à laquelle un corps tourne autour d'un axe. Elle est généralement mesurée en radians par seconde (rad/s).

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Vitesse absolue

La vitesse d'un objet mesurée par rapport à un référentiel fixe.

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Vitesse relative

La vitesse d'un objet mesurée par rapport à un référentiel mobile.

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Accélération de Coriolis

Une accélération qui apparaît lorsqu'un objet se déplace dans un référentiel en rotation.

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Vitesse en coordonnées polaires

La vitesse d'un point en coordonnées polaires est exprimée comme la somme de deux composantes : une composante radiale (r˙) et une composante orthoradiale (r θ̇).

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Accélération en coordonnées polaires

L'accélération d'un point en coordonnées polaires est exprimée comme la somme de deux composantes : une composante radiale (r¨ − r θ̇ 2 ) et une composante orthoradiale (2r˙θ̇ + r θ̈).

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Rayon de courbure

Le rayon de courbure d'une trajectoire mesure la courbure de la trajectoire à un point donné.

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Système de Frenet

Système de coordonnées qui utilise le vecteur tangent (→ t) et le vecteur normal (→ n) à la trajectoire pour décrire la position d'un point.

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Vitesse en système de Frenet

La vitesse d'un point en système de Frenet est exprimée comme la projection de la vitesse sur le vecteur tangent (→ t) à la trajectoire.

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Accélération en système de Frenet

L'accélération d'un point en système de Frenet est décomposée en deux composantes : l'accélération tangentielle (γt) et l'accélération normale (γn).

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Trajectoire circulaire

Une trajectoire circulaire est une trajectoire où un point se déplace à distance constante d'un point fixe (centre du cercle).

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Distance parcourue par un projectile sur un plan inclin

La distance d parcourue par un projectile sur un plan inclin est donne par la formule : d = (2v_i^2 cos _i sin(_i - )) / (a cos^2()) o v_i est la vitesse initiale, _i est l'angle de lancement, est l'angle du plan inclin et a est l'acclration due la gravit.

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Angle de lancement optimal pour maximiser la distance

L'angle de lancement _i qui maximise la distance d parcourue par un projectile sur un plan inclin est obtenu en rsolvant l'quation : d/d_i = 0. Cet angle optimal dpend de l'angle du plan inclin .

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Coordonnes du milieu d'une chelle

Les coordonnes du milieu M d'une chelle homogne de longueur 2a, appuye en A sur un mur vertical et en B sur le sol horizontal, sont donnes par : x_m = a cos et y_m = a sin o est l'angle entre l'chelle et le sol.

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Trajectoire du milieu de l'chelle

La trajectoire du milieu M de l'chelle est un arc de cercle, car les coordonnes x_m et y_m sont lies par la relation : x_m^2 + y_m^2 = a^2, qui est l'quation d'un cercle de rayon a.

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Vitesse et acclration du milieu de l'chelle (coordonnes cartsiennes)

La vitesse du milieu M de l'chelle est donne par : v = (-a sin ) i + (a cos ) j. Son acclration est donne par a = (-a cos ) i + (-a sin ) j. Les normes de la vitesse et de l'acclration sont respectivement : | v| = a et | a| = a.

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Vitesse et acclration du milieu de l'chelle (coordonnes polaires)

La vitesse du milieu M de l'chelle en coordonnes polaires est donne par : v = (a ') r + (0) . Son acclration est donne par a = (-a '^2) r + (a '') . Les normes de la vitesse et de l'acclration sont respectivement : | v| = a ' et | a| = a ('^4 + ''^2).

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Rayon de courbure de la trajectoire du milieu de l'chelle

Le rayon de courbure de la trajectoire du milieu M de l'chelle est donn par : = a, car la trajectoire est un cercle de rayon a.

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Vitesse et acclration du milieu de l'chelle (repre de Frenet)

La vitesse du milieu M de l'chelle dans le repre de Frenet est donne par : v = (a ') t. Son acclration est donne par a = (-a '^2) n. Les normes de la vitesse et de l'acclration sont respectivement : | v| = a ' et | a| = a '^2.

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Study Notes

Lois de Newton

  • Première loi (Loi d'inertie): Un corps reste au repos ou en mouvement rectiligne uniforme s'il n'est soumis à aucune force ou si les forces qui agissent sur lui se compensent.
  • Deuxième loi (Principe fondamental de la dynamique): La force résultante appliquée à un corps est égale au produit de sa masse par son accélération (F = ma).
  • Troisième loi (Principe d'action et réaction): Pour toute force d'action, il existe une force de réaction égale en intensité, mais opposée en direction, agissant sur un corps différent.

Rappels mathématiques

  • Unités SI: Le système international d'unités utilise le kilogramme (kg) pour la masse, le mètre (m) pour la longueur, la seconde (s) pour le temps, l'ampère (A) pour l'intensité électrique, le kelvin (K) pour la température et la candela (cd) pour l'intensité lumineuse.
  • Equations aux dimensions: Les équations aux dimensions décrivent la dépendance entre les unités et les grandeurs physiques. Elles permettent de vérifier l'homogénéité des équations.
  • Calcul d'erreurs: La mesure d'une grandeur physique est toujours affectée d'une incertitude. Le calcul des erreurs permet d'estimer l'incertitude du résultat final d'une mesure. Il comprend l'erreur absolue et l'erreur relative.
  • Vecteurs: Les vecteurs ont une grandeur (module), une direction et un sens. Ils peuvent être représentés graphiquement à l'aide d'un segment orienté.
  • Produit scalaire: Le produit scalaire de deux vecteurs a et b est un scalaire égal à |a||b| cosθ , où θ est l'angle entre les deux vecteurs.
  • Produit vectoriel: Le produit vectoriel de deux vecteurs a et b est un vecteur perpendiculaire au plan des deux vecteurs, avec une magnitude égale à |a||b| sinθ.

Cinématique du point

  • Mouvement rectiligne uniforme: Le mouvement d'un point matériel est rectiligne et uniforme s'il se déplace en ligne droite avec une vitesse constante.
  • Mouvement uniformément varié: Le mouvement d'un point matériel est uniformément varié s'il se déplace en ligne droite avec une accélération constante.
  • Coordonnées cartésiennes: Trois coordonnées (x, y, z) déterminent la position d'un point dans un repère 3D.
  • Coordonnées cylindriques: Deux coordonnées polaires (ρ, θ) et une coordonnée cartésienne (z) pour la position d'un point.
  • Coordonnées sphériques: Trois coordonnées (r, θ, φ) dans un repère 3D pour la position d'un point : r = distance du point à l'origine, θ = angle entre le vecteur position et l'axe z, φ = angle entre la projection du vecteur position sur le plan xy et l'axe x.

Dynamique du point

  • Le principe d'inertie: Un objet en mouvement rectiligne uniforme ou au repos continuera ainsi tant qu'il n'est soumis à aucune force non compensée.
  • Le principe fondamental de la dynamique: La force résultante exercée sur un objet est égale au produit de sa masse par son accélération.
  • Le principe d'action-réaction: Pour chaque force d'action, il existe une force de réaction égale en amplitude mais opposée en direction, agissant sur un corps différent.
  • Moment cinétique (ou moment angulaire): Le moment cinétique d'un point matériel par rapport à un point fixe est caractérisé par une valeur scalaire qui quantifie la rotation et dépend de sa position et de sa vitesse.

Travail et énergie

  • Travail d'une force: Le travail d'une force constante est égal à la force multipliée par la composante du déplacement dans la direction de la force. Pour une force variable, l'intégrale sur le chemin du produit scalaire entre la force et le déplacement élémentaire est le travail total effectué sur le corps.
  • Force conservative: Une force conservative est une force dont le travail effectué entre deux points est indépendant du chemin emprunté. Il existe une énergie potentielle associée à chaque force conservative.
  • Énergie cinétique: L'énergie cinétique est l'énergie d'un objet en mouvement. Elle est proportionnelle au carré de la vitesse.
  • Théorème de l'énergie cinétique: La variation de l'énergie cinétique d'un corps est égale au travail effectué par la force résultante sur ce corps.
  • Énergie potentielle: L'énergie potentielle est l'énergie d'une position d'un objet dans un champ de force conservative.
  • Énergie mécanique: L'énergie mécanique est la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle d'un corps. Dans un système isolé et sans forces dissipatives, l'énergie mécanique est conservée.

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