Optique, radioactivité, chute, ondes, interférences, Doppler. Concours kiné EFOM 2014

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Lentille convergente.
On réalise des images avec une lentille convergente de vergence C = 3,0 dioptries.
A. Pour que l'image d'un objet à l'infini se forme sur l'écran, ce dernier doit être placé à 3,0 cm du centre optique de la lentille. Faux.
L'image d'un objet à l'infini se forme dans le plan focal image de la lentille soit 1/3,0 = 0,33 m derrière la lentille.
B. Dans une situation où l'image reste réelle, plus l'objet est proche de la lentille, plus l'image associée se forme loin de la lentille. Vrai.
A partir d'un objet de 1,0 cm de hauteur placé 50 cm devant la lentille précédente :
C. On obtient une image placée 1 m derrière la lentille. Vrai.

D. La taille de l'image obtenue est 5,0 cm. Faux.
Valeur absolue du grandissement : 1,0 / 0,5 = 2,0 ; taille de l'image 2 cm.
E. L'image obtenue est réelle. Vrai.

Vision par l'oeil humain.
A. Le cristallin joue le rôle d'une lentille convergente. Vrai.
B. La distance cristallin -rétine est variable. Faux.
C. La vergence du cristallin est variable. Vrai.
D. La distance focale du cristallin est maximale lorsque l'objet observé est à l'infini. Vrai.
E. La vergence du cristallin est minimale lorsque l'objet observé est à l'infini. Vrai.

Synthèse additive.
A. Un mélange de rouge, de vert et de bleu donne du blanc. Vrai.
B. Le jaune et le magenta sont des couleurs complémentaires. Faux.
Lorsqu'on éclaire le drapeau fraançais en lumière blanche, on voit dans l'ordre du bleu, du blanc et du rouge.
C. Eclairé en lumière verte, il est vu, dans le même ordre, noir, vert, rouge. Faux.
Le bleu absorbe le rouge et le vert : le bleu paraît donc noir en lumière verte.
Le blanc paraît vert ; le rouge absorbe le bleu et le vert : il paraît donc noir.
 D. Un photon associé à une radiation électromagnétique rouge est plus énergétique qu'un photon associé à une radiation électromagnétique bleue. Faux.
La loi de Wien reliant la longueur d'onde maximale de la radiation la plus intensément émise par un corps chaud de température T est lmax T = constante.
On compare deux filaments chauds de deux lampes à incandescence.
E. Un filament jaune est plus chaud qu'un filament orange. Vrai.
ljaune < lorange.

Un noyau de potassium 19K radioactif ß+ comporte 19 protons et 19 neutrons.
A. Sa masse a pour ordre de grandeur 10-25 g. Faux.
(19+19) / (6,03 1023) =6,3 10-23 g.
B. Son symbole est 1919K. Faux. 3819K.
C. Sa désintégration s'accompagne de l'émission d'un positon. Vrai.
D. Le noyau fils obtenu est un isotope  de 4018Ar. Vrai.
3819K ---> 3818Ar +01e.
Un échantillon de 0,10 g de potassium radioactif précédent est le siège de 120 désintégrations par minute.
E. l'activité de l'échantillon est 20 Bq. Faux.
120 / 60 = 2 Bq.



Chute libre.

On lâche sans vitesse initiale un objet de masse m = 100 g dans le champ de pesanteur terrestre supposé uniforme de valeur g = 10 SI. l'objet n'est soumis qu'à son poids.
A. Le poids de cet objet est 1,0 N . Vrai.
P = m g =0,1*10 = 1,0 N.
 B. Cette force est verticale et dirigée vers le bas. Vrai.
Après une chute de 5 m :
 C. Son énergie potentielle de pesanteur a diminuée de 5,0 J. Vrai.
mgh = 0,100 *10 *5 = 5,0 J.
D. Sa vitesse vaut 10 m/s. Vrai.
v = (2gh)½ = (20*5)½ = 10 m/s.
E. Si l'objet était soumis à des frottements, son énergie mécanique resterait constante. Faux.

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Onde sonore.
Célérité du son dans l'air v = 340 m/s.
A t = 0, une source sonore S émet un son bref  de niveau sonore suffisamment intense pour être reçu par deus relais R1 et R2. Chacun d'eux convertit l'onde sonore en onde électromagnétique qui est alors émise vers le récepteur R. La conversion et l'émission sont supposées instantannées.

 A. R2 reçoit un son de niveau sonore plus faible que R1. Vrai.
B. La célérité de l'onde électromagnétique dans l'air est 3,0 108 km/s. Faux ( 3,0 108 m/s). 
C. Les deux ondes électromagnétiques respectivement émises par les deux relais arrivent simultanément au récepteur R. Faux.
D. L'onde émise par R2 est reçue par R à la date t = 2 s. Vrai.
t = 680 /340 +320 / (3 108 )~2 s.
E. Si l'onde émise par R1 est reçue par R à la date t1, la distance d est donnée par la relaion d = t1/v. Faux. d ~ v t1.

Une onde de compression- dilatation de l'air émise par une source est captée par deux microphones à des distances différentes de la source. La source et les deux microphones sont alignés.
On donne l'enregistrement. Un carreau horizontal correspond à 1 ms et l'échelle verticale est la même pour les deux signaux.

A. Le signal 1 est enregistré par le microphone le plus éloigné de la source. Faux.
En s'éloignant de la source, l'amplitude du signal diminue.
B. La période temporelle de l'onde vaut 2 ms. Vrai.
C. La source produit des sons inaudibles pour l'homme. Faux.
f = 1/(2 10-3) = 500 Hz.
D. L'enregistrement ci-dessus et la connaissance de la distance séparant la source de l'un des microphones permettent de déterminer la célérité de l'onde sonore. Faux.
Il faut connaître la distance des microphones et mesurer le décalage temporel sur les graphes.
E. La distance entre les deux récepteurs est un multiple entier de la longueur d'onde. Faux.
Les deux courbes sont décalées.

Diffraction.
Une fente verticale est éclairée sur toute sa largeur par une source de rayonnement électromagnétique de longueur d'onde l = 1000 nm. La figure enregistrée par un capteur placé à D=1,0 m derrière la fente présente une tache centrale de largeur L= 2,0 cm.
A. Il s'agit d'un phénomène de diffraction d'ondes électromagnétiques. Vrai.
B. La fente a pour largeur e = 50 µm. Faux.
L = 2 l D/e ; e = 2 l D / L =2 *1,0 / 0,020 =100 µm.
C. La figure peut être étudiée à l'oeil nu. Faux.
l = 1000 nm n'appartient pas au domaine visible.
D. Avec une fente de largeur 10 mm, le capteur détecte des ondes sur un segment horizontal de longueur 10 cm. Faux.
L = 2 l D/e  = 2 *1,0 / 0,10 = 20 µm.
E. En utilisant une source laser émettant une radiation de longueur d'onde l =450 nm, la figure de diffraction présente une tache centrale plus large. Faux.
A "e" et D constants, la largeur de la tache centrale est proportionnelle à la longueur d'onde.



Un haut-parleur relié à un générateur basse fréquence produit une onde sonore de longueur d'onde l = 68 cm. Cette onde se propage en parallèle dans deux tubes de longueurs différentes respectivement L1 et L2 avant de déboucher au niveau d'un microphone. On considère que la calarité du son dans les tuuyaux est la même que dans l'air. Célérité du son dans l'air v =340 m/s.

A. Le générateur produit un signal de fréquence f = 0,50 kHz. Vrai.
f = v / l = 340 / 0,68 = 500 Hz = 0,50 kHz.
B. Si L1 = 1,00 m et L2 = 2,36 m les ondes arrivent en phase au microphone. Vrai.
L2 -L1 =1,36 = 2*0,68 = 2 l.
C. Si L1 =  L2 , il n'y a pas d'interférences au niveau du microphone. Faux.
D. Si L1 = 68 cm et L2 = 102 cm les interférences sont destructives au niveau du microphone. Vrai.
L2 -L1 =34 cm = ½*0,68 = ½ l.
E. Pour toute valeur de L1, si L2 = 2 L1 alors les interférences sont constructives au niveau du microphone. Faux.

Un radar rudimentaire mesure la vitesse d'une voiture en émettant dans sa direction une onde ultrasonore. L'onde se réfléchi sur le véhicule avant de revenir vers le récepteur du radar.
La relation entre la fréquence f0 de l'onde émise et la fréquence f1 de l'onde reçue par le radar est :
|f0-f1| / f0 = 2v / vson.
La fréquence reçue est 1 % plus faible que la fréquence émise. vson = 340 m/s.
A. La fréquence de l'onde émise est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz. Faux.
Les ultrasons ont des fréquences supérieures à 20 000 Hz.
B. La voiture se rapproche du radar. Faux.
Le son reçu est plus grave, la voiture s'éloigne du radar.
C. La vitesse de la voiture est v = 17 m/s. Faux.
0,01 = 2v / vson ; v = 3,4 / 2 = 1,7 m/s.
Une étoile dont la surface produit essentiellement une radiation de longueur d'onde l = 600 nm se rapproche de la terre.
D. Un observateur terrestre va percevoir une radiation de longueur d'onde inférieure à 600 nm. Vrai.
E. L'écart entre les longueurs d'onde émise et reçue est d'autant plus grand que l'étoile est proche de la terre. Faux.


  

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