Examen Final PHY 152 Janvier 2023 - PDF

Année universitaire 2022-2023 – Licence de Sciences – - UE PHY 152 – Examen Janvier 2023 Rédigez avec grande précision et rigueur tous les sujets en utilisant obligatoirement le...

Année universitaire 2022-2023 – Licence de Sciences – - UE PHY 152 – Examen Janvier 2023 Rédigez avec grande précision et rigueur tous les sujets en utilisant obligatoirement le plan suivant : A- Introduction (libre et brêve) B- Physique a. Représentation graphique du sujet - Dessin b. Identification des grandeurs pertinentes c. Relations entre les grandeurs (aucun calcul) d. Mise en équation (c’est l’analyse des unités qui permet à chaque fois de trouver la solution) e. Résultat numérique - Deux questions de cours 1. Description de l’œil et résolution optique de l’œil 2. Ascenseur thermique : une masse M sur un piston vertical. On chauffe en dessous. - Deux questions nouvelles 1. Vibrations. On étudie ici les vibrations de différents systèmes. On vous demande de répondre dans chaque cas en suivant strictement le plan B)abcde. Notamment pour B)d, il faut établir une expression de la pulsation  en fonction des grandeurs du problème. L’oscillation est définie à partir de la pulsation  ou de la fréquence f. La relation entre  et f est = f 1.1. Système masse-ressort. On accroche une masse M=1kg à un ressort de raideur k=1N.m-1. On tire sur la masse M. A quelle valeur de la pulsation  en rd.sec-1 ou sec-1 oscille-t-elle ? Toutes les grandeurs nécessaires sont dans l’énoncé. 1.2. Vibration d’une goutte d’eau. Il faut connaitre la tension de surface de l’eau = 70 milliN.m-1. Les autres caractéristiques de la goutte d’eau sont son rayon R et la masse volumique de l’eau = 1000 kg.m-3. La goutte a un rayon R de 2mm. A quelle valeur de  en rd.sec-1, la goutte vibre-t- elle ? Toutes les grandeurs nécessaires sont dans l’énoncé. 1.3. Vibration d’une étoile. Les grandeurs caractéristiques de l’étoile sont son rayon R, sa masse volumique  celle du Soleil est  = 1410 kg/m³, ainsi que la constante de gravitation universelle G = 6,67 × 10 −11 N m2 kg−2. Toutes les grandeurs nécessaires sont dans l’énoncé. 2. Physique du biscuit que l’on trempe dans le café. Quand on trempe un sucre ou un biscuit dans un café, il s’imbibe par capillarité. Les chimistes d’une entreprise suisse de création d’arômes ont montré que tremper un biscuit dans une boisson, comme du thé ou du café, permet de décupler la libération des arômes ! Mais si on laisse le biscuit s’imbiber trop longtemps, il s’effondre. Il est intéressant de pouvoir plonger son biscuit dans sa boisson favorite, le plus longtemps possible, tout en conservant une partie sèche capable de supporter le poids du biscuit. Question : On cherche l’équation qui relie L à t. L est la profondeur de pénétration du liquide dans le biscuit (cf dessin) t est le temps que met le liquide pour parvenir à cette profondeur de pénétration L. A) Remarque rapide sur les biscuits dans le thé ou le café. Ou pas de remarque… B) Physique du biscuit trempé dans le café a. Refaire sur votre copie le dessin ci-dessus ou en vue de côté. b. Les grandeurs et leurs unités : parmi les grandeurs importantes du problème, on a déjà vu R, L et t. Il faut ajouter pour décrire la capillarité, la tension de surface notée  en N.m-1. Pour l’eau, on l’a vu ci-dessus : = 70 mN.m-1 Il faut aussi tenir compte de la viscosité du liquide. La viscosité  est en Pa.sec. Pour l’eau  = 1 mPa.sec Faites un tableau de toutes les grandeurs (nom, symbole, unité) c. Variation entre les grandeurs. Le moteur du mouillage du biscuit est la capillarité déterminée par  Comment varie à vos yeux, la longueur de pénétration L en fonction du temps t, en fonction de  en fonction de la viscosité  enfin en fonction de la taille R des trous dans le gâteau d. Établir alors l’équation qui relie L et t en utilisant toutes les grandeurs présentes du tableau. e. Valeur de la tailler des trous : en utilisant les courbes expérimentales ci- dessous pour 3 types de gâteaux, déterminer la taille R des trous.