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CONTROLE 1S5 N°7
Préparation aux oraux de français
D’après la légende grecque, Damoclès était un courtisan du roi
Dionysos qui flattait souvent le monarque à propos de ses
richesses et du bonheur attaché à sa condition. Pour faire
comprendre à Damoclès combien ce bonheur était précaire, le
roi l’invita un jour à un banquet. Damoclès était attablé, une
épée suspendue au-dessus de sa tête, mais cette épée n’était
retenue que par un cheveu.
C’est pourquoi on parle d’une « épée de Damoclès » pour
décrire la situation d’une personne dont la vie ne tient qu’à un
fil, ou encore pour évoquer des circonstances particulièrement
périlleuses.
Le cheveu vint à casser… et l’épée de masse 5,0 kg frôla
Damoclès pour se planter dans le sol après une chute de 10 m
de hauteur.
Calculer la vitesse de l’épée lorsqu’elle arrive au sol.
Que se passe-t-il dans la cour des primaires ?
Une bille de masse m = 10,0 kg est lâchée à une altitude z0 = 100 m par rapport au sol (pris comme origine des
hauteurs : z = 0) sans vitesse initiale. On suppose qu’elle s’anime alors d’un mouvement de translation.
Le mouvement de la bille est étudié dans un référentiel lié au sol.
On donne dans le document suivant la variation de l’énergie cinétique de la bille (E c) de son énergie potentielle
de pesanteur (Epp) ainsi que de son énergie mécanique (Em) en fonction du temps.
Energie (J)
10000
Em
8000
Epp
6000
4000
Ec
2000
Temps (s)
0 0
1
2
3
4
4
On étudie une première phase du mouvement se situant entre t = 0 s et t = 1 s.
1. Que peut-on dire de l’énergie mécanique de la bille d’après le graphique?
On étudie une seconde phase du mouvement se situant entre t = 3 s et t = 4,5 s.
2. Que peut-on dire de l’énergie mécanique? Quelle hypothèse peut-on alors faire ?
3. Calculer la vitesse ainsi que l’altitude de la bille à t = 3 s.
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Electrique contre gravitationnel…
Une particule A portant une charge électrique qA = 9,6.10-19 C se trouve à une distance de 180 pm d’une particule
B de charge qB. La particule A est attirée par la particule B avec une force de valeur égale à 1,28.10-7 N.
1. Quel est le signe de la charge de B ? Justifier.
2. Schématiser la situation en faisant apparaitre la force dont il est question, sans soucis d’échelle.
3. Quelle est la valeur de la charge électrique q B portée par B ?
4. Déterminer la valeur de la force gravitationnelle exercée sur A de la part de B.
1. Comparer les valeurs des deux forces et donner une interprétation de la cohésion du noyau d’un
atome.
Les boules plasma
Les boules plasma sont des gadgets spectaculaires, de différentes couleurs selon les modèles.
Elles sont constituées d’une sphère creuse transparente, et d’une partie centrale siège d’une
forte accumulation de charges électriques. La norme du champ électrique dans l’enceinte
atteint des valeurs très importantes, environ 25000 V.m-1. Soumis à un tel champ électrique,
le gaz dont est remplie la sphère creuse devient très conducteur car les électrons des
molécules du gaz se séparent des noyaux : c’est l’état dit de « plasma », qui donne son nom à
ces boules. Un « arc électrique », c'est-à-dire une circulation d’entités chargées (électrons,
ions), s’établit régulièrement au sein du gaz : c’est l’origine de l’intense lumière produite.
Ce rayonnement lumineux varie lorsqu’on approche un doigt, électriquement chargé, de la
sphère : cela témoigne d’une modification locale du champ électrostatique auquel est soumis
le gaz emprisonné.
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Calculer la valeur de la force subie par un électron dans le champ électrique produit par une boule
plasma.
La partie centrale se comporte comme un corps ponctuel chargé positivement.
Indiquer l’orientation du vecteur champ électrostatique créé par ce corps en plusieurs points de son
environnement. On fera apparaître les lignes de champ correspondantes.
Pourquoi le champ électrostatique au sein de la boule est-il modifié lorsqu’on approche un doigt
chargé ?
BONUS FACILE ! : Pourquoi la couleur des éclairs produits varie-t-elle selon les modèles de boules ?
Données :
intensité de la pesanteur g = 9,8 N.kg -1 .
k = 9,0.109 SI ; G = 6,67.10-11 SI.
mA = 6,4.10-26 kg ; mB = 2,8.10-26 kg.