QCM physique, transferts thermiques, numérisation, relativité restreinte, concours Avenir 2017.

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Exercice 3.

L’engin au sol va faire quelques prélèvements mais l’appareillage est confronté à des températures extrêmement faibles.
36) La nature des échanges énergétique entre l’engin et le milieu extérieur est liée :
A) aux échanges d’énergie dus aux travaux des forces
B) aux échanges d’énergie dus à des transferts thermiques
C) aux échanges d’énergie cinétique
D) aux échanges d’énergie dus aux travaux des forces et aux transferts thermiques.
Vrai.

37) En supposant que la variation d’énergie DU de l’engin s’exprime comme celle d’un corps dans un état condensé, lorsque celui-ci est soumis à une variation de température négative, son énergie interne va :
A) diminuer. Vrai.
La variation de l'énergie interne est liée à la variation de température. Si la température décroît, l'énergie interne diminue.
B) rester constante
C) rester nulle
D) augmenter

 
On observe un flux thermique de 2 kW à travers une paroi de l’engin quand celle-ci est soumise à une différence de température de + 20 K entre ces deux faces. La paroi a une masse m =400 g, une épaisseur e = 10 cm, une capacité thermique c =2 kJ K-1 kg-1 et une résistance thermique noté Rth.
38) La variation d’énergie interne de la paroi lors du transfert thermique est :
A) 16 J
B) 16 kJ. Vrai.
C) 40 kJ
D) 16 MJ.
DU=mc DT = 0,4 x 2 103 x20 = 16 103 J = 16 kJ.

  39) Le flux thermique sur la paroi pendant la durée Dt = 100 s est alors :
A) 0,16 W
B) 160 W. Vrai.
C) 400 W
D) 1,6 MW
 Flux thermique =
DU / durée de l'échange = 16 103 / 100 = 160 W.
 

40) A travers la paroi de l’engin, le transfert thermique a lieu sous forme :
A) de conduction. Vrai.
B) de convection
C) de rayonnement
D) de conduction, convection et rayonnement

41) L’unité de la résistance thermique est :
A) en K.
B) en K W.
C) en K W-1. Vrai.
D) en
K W m-1.
Rth = DT / flux thermique ;  RTh s'exprime en K W-1.

42) La résistance thermique de la paroi de l’engin est alors en SI (unité du système international) :
A) 0,05
B) 0,125. Vrai.
C) 8
D) 3200.
20 / 160 = 1 / 8 = 0,125
K W-1.

43) La Résistance thermique de la paroi dépend de la conductivité thermique du matériau utilisée ( l = 1 W m-1 K-1), de son épaisseur e et sa surface S par la relation Rth = e / (lS). La valeur de la surface est donc :
A) 0,8 m2. Vrai.
B) 0,4 m2.
C) 40 m2.
D) 80 m2.
0,10 /(1 x0,125) =0,80 m2.


Exercice 4.
La sonde New Horizon a détecté un son de fréquence f = 40 kHzet souhaite le numériser afin de le transmettre à la Terre. Pour cela, elle est équipée d’un convertisseur et d’un modulateur de signal dont la porteuse est à une fréquence F = 100 MHz .
44) La fréquence de cette onde sonore appartient au domaine :
A) infrasonore
B) audible
C) ultrasonore. Vrai.
D) radio
D) radio. Vrai

45) Le son est une onde :
A) mécanique de compression
B) mécanique de dilatation
C) mécanique de compression et de dilation. Vrai.
D) transversale


46) On réalise l’analyse spectrale du son reçu pour visualiser :
A) la période
B) la fréquence. Vrai.
C) la longueur d’onde
D) l’intensité sonore


47) La représentation du son est une fonction périodique mais pas sinusoïdale. Le son est donc :
A) pure
B) harmonique
C) fondamental
D) complexe
. Vrai..

48) L’analyse montre plusieurs fréquences reliées par la relation, avec f1 la fréquence la plus faible présente sur le spectre :
A) fn = (n+1) f1.
B)
fn =n f1. Vrai.
C) f
n =  f1 / (n+1)
D) fn =  f1 / n.
D) W m-2. Vrai.

49) La fréquence la plus faible est appelée :
A) la fréquence pure
B) l’harmonique
C) la fondamentale. Vrai.
D) le timbre

Le signal sonore reçu par la sonde de fréquence f est ensuite numérisé puis celui-ci est modulé avec une onde porteuse de fréquence F pour être envoyé vers la Terre.
50) Pour transformer le signal analogique en signal numérique, il faut le discrétiser à l’aide d’une fréquence d’échantillonnage fe. Afin d’obtenir un signal de qualité, doit être :
A) fe > 2f. Vrai.
B)
fe =f.
C) fe= 0,5f.
D) fe =0,25f.





51) Le signal est alors numérisé à l’aide de 4 bits. La résolution (nombre de valeurs disponibles pour traduire l’amplitude du signal) est donc :
A) R = 4
B) R = 8
C) R = 16. Vrai.
D) R = 24.
R = 2n.

52) Lors de la transmission du signal, un octet est envoyé en 100 s. Le débit binaire D est alors :
A) 1. 10-2 bits s-1.
B)
8. 10-2 bits s-1. Vrai.
C) 100 bits s-1
D) 800 bits s-1

53) Le signal est transmis à un écran dont la définition en pixels est (200 x 200 ) et codée en RVB. Le stockage en mémoire de cette image est de :
A) 5 ko
B) 20 ko
C) 40 ko
D) 120 ko. Vrai.
Le codage RVB s'effectue sur trois octets ; 200 x200 x3 = 120000 octets ou 120 ko.

54) Une image actuelle est souvent codée en RVB 24 bits soit 3 octets. Chaque pixel peut alors coder :
A) 256 couleurs
B) 3 x256 couleurs
C) 24 x256 couleurs
D) 256 x256 x256  couleurs. Vrai.

55) Le stockage de l’information peut s’effectuer sur un CD, DVD ou Blu-ray. La capacité de stockage :
A) augmente si la longueur d’onde augmente
B) diminue si la longueur d’onde augmente. Vrai.
C) augmente si les creux gravés sont plus larges
D) augmente avec la vitesse de lecture qui augmente


Le signal est ensuite transmis à la Terre sous forme d’onde électromagnétique à la fréquence F. La Terre réceptionne ce signal et détecte également quelques particules issues des appareils de mesure, des muons, se déplaçant à une vitesse v=0,9 c représente la vitesse de la lumière dans le vide.
56) En relativité, on définit le référentiel propre. Ici, le référentiel propre est :
A) Pluton
B) la sonde
C) le muon. Vrai.
D) la Terre.
Le référentiel propre est celui où se déroule l'expérience.

57) La durée d’un événement dans son référentiel propre est appelée durée propre (Dt) et dans un autre référentiel, on parle de durée mesurée ( Dt'). La durée mesurée et la durée propre sont liées par la relation
Dt ' = g Dt. Le coefficient de Lorentz g s’écrit:
A) (v / c)2.
B) 1-
(v / c)2.
C) [1-(v / c)2]½.
D) 1 /
[1-(v / c)2]½. Vrai.

58) Avec une vitesse v = 0,9 c, la durée de désintégration d’un muon dans le référentiel en mouvement est :
A) plus grande que la durée propre. Vrai.
g =
1 / [1-(0,9)2]½ ~2,3.
B) Nulle
C) plus petite que la durée propre
D) égale à la durée propre.

59) Lors de la réception du signal sur Terre, un léger décalage en fréquence entre l’onde émise et reçue est observé. Cela est du à :
A) l’effet Compton
B) l’effet Thomson
C) l’effet Doppler. Vrai.
D) l’effet De Broglie.

60) On peut considérer la Terre comme étant fixe et la sonde étant en mouvement autour de Pluton. Le signal, émis par la sonde et reçu par la Terre, aura par rapport au signal émis :
A) une fréquence plus petite
B) une fréquence identique
C) une fréquence plus grande
D) une fréquence plus petite ou plus grande selon la position sur la trajectoire circulaire autour de Pluton. Vrai.




  

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