Physique-Chimie au lycée
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Annales de physique

Modifié le 17 septembre 2017

Remarque : les exercices dont le titre est en orange n’ont pas été traités au cours de la fiche d’exercices du chapitre correspondant. Ils constituent donc une réserve supplémentaire d’exercices pour vous préparer à un contrôle. À vous d’en prendre l’initiative...

P1 : Ondes & Particules

Ondes mécaniques ; Ondes sonores ; Rayonnements
Propagation d’onde ; Ondes progressives périodiques ; Analyse spectrale
Diffraction ; Interférences ; Effet Doppler

- A01-1 : La mission Planck (6 pts)
1. Analyse de la mission : Synthèse de documents sur l’absorption par l’atmosphère et loi de Wien.

- A01-3 : Quand les astrophysiciens voient rouge (5 pts)
1. L’effet Doppler : analyse de formules.
2. Détermination de la vitesse d’une galaxie : analyse de spectre, calcul de vitesse, incertitude.
3. Détermination de la distance d’une galaxie : constante de Hubble.
4. Comparaison de spectres de galaxies : estimation de distances

- 2013 ADN-3 : Surfer sur la vague (5 pts)
1. La houle : propagation d’onde progressive, relation célérité-fréquence, exploitation de documents, diffraction
2. Surfer sur la vague : exploitation de documents sur la vitesse et la profondeur.

- 2013 POL-2 : Effet doppler et astrophysique (6 pts)
1. Preuves de l’expansion de l’Univers : Exploitation de spectre pour calculer le « redshift » d’une galaxie et sa vitesse. (q 1.4 simple sur la relativité)
2. Détection d’une étoile double « spectroscopique » : Analyse de documents portant sur la détection d’une étoile double à partir de son spectre. Discussion sur sa période.

- 2014 ADN-1 : Ondes & particules (6 pts)
1. Expérience des fentes d’Young : interférences optiques.

- 2014 NCA-3 : Communication chez les baleines (5 pts)
Problème. Ondes sonores, absorption par l’eau.

P2 : Mécanique classique

Cinématique ; Lois de Newton ; Quantité de mouvement
Mouvements paraboliques ; Mouvements de satellites
Forces conservatives et non conservatives ; Énergie mécanique

- A01-1 : La mission Planck (6 pts)
2. Analyse du mouvement du satellite : Analyse sommaire, 3ème loi de Kepler.

- A02-1 : Prévision de séisme par gravimétrie (10 pts)
Exercice difficile et peu représentatif d’un exercice de bac.
1. Mesure de g et prévision des séismes : exploitation documents, incertitude et CS.
2. Principe de fonctionnement d’un gravimètre : chute libre verticale.
3. Mesure de g à l’aide du gravimètre : interférence lumineuse, chute libre.

- 2013 ADN-2 : La station ISS (6,5 pts)
1. Étude du mouvement de la station spatiale ISS : Force d’attraction gravitationnelle, vitesse et période d’un satellite.
2. Ravitaillement de la station ISS : Quantité de mouvement, propulsion par réaction.

- 2013 ANT-3 : Détermination du rapport e/m de l’électron
1. Détermination du caractère négatif de la charge de l’e : Champ électrique, force électrostatique
2. Détermination du rapport e/m : Trajectoire parabolique, calcul d’incertitude.

- 2013 ANTr-3 : De Hubble à James Webb
1. Étude de l’orbite de Hubble : mouvement de satellite, 3ème loi de Kepler.
2. Étude de la mise en orbite du télescope James Webb : calcul d’accélération, énergie mécanique, point de Lagrange.

- 2013 LIB-2 : Le rugby, sport de contact et d’évitement (8 pts)
1. Sport de contact : Choisir un référentiel d’étude. Conservation de la quantité de mouvement.
2. Sport d’évitement : Mouvement parabolique.

- 2013 MET-2 : Principe de fonctionnement d’un GPS (10 pts)
1. À propos de la localisation : Principe de la géolocalisation.
2. Étude du mouvement d’un satellite : mouvement satellite.

- 2013 METr-1 : L’ascenseur spatial (5 pts)
1. Satellite géostationnaire : 2ème loi de Kepler, 2ème loi de Newton, mouvement d’un satellite.
2. Ascenseur spatial : Analyse de document, énergie cinétique.

- 2013 NCA-1 : Acidification des océans (9 pts)
3. Mouvement de satellite : Lois de Newton, vitesse et de la période d’un satellite.

- 2014 ADS-1 : Un peu de balistique (8 pts)
1. Durée de visibilité de la fusée : étude d’une trajectoire parabolique.
2. Pour aller plus loin : quantité de mouvement.

P3 : Oscillateurs mécaniques

Oscillateur non amorti ; Oscillateur amorti ; Utilisation pour la mesure du temps

- 2013 ANT-1 : La mesure du temps (5 pts)
Pendule, analyse de documents sur les différents systèmes de mesure du temps.

- 2013 CET-3 : Physiciens et chimistes au service de la mesure du temps (5 pts)
1. La mesure du temps par Galilée : Pendule simple, analyse dimensionnelle, aspects énergétiques

- 2013 PON-3 : Le pendule simple (5 pts)
1. Les pendules de Galilée : Période d’un pendule.
2. Pendule dans un champ magnétique : Pendule dans des bobines de Helmholtz, simulation d’une diminution de g.

P4 : Transferts d’énergie

Transferts thermiques ; Énergie interne ; Machines thermiques

- 2013 ADS-1 : Transferts d’énergie (7,5 pts)
1. Isolant thermique : Flux et résistance thermique.
2. Principe d’un chauffe-eau solaire : transfert thermiques, énergie interne.
3. Bilan thermique : énergie interne et variation de température, puissance.

- 2013 METr-3 : Le sauna (5 pts)
1. Les transferts thermiques : Convection, conduction.
2. Les matériaux de construction : Flux et résistance thermique.
3. Les pierres posées sur le poêle : variation d’énergie interne et la variation de température.

- 2016 POL2 : Se chauffer avec le numérique (8 pts)
1. Isolation thermique des murs du centre de données : flux thermique.
2. Bilan thermique du centre de données : transferts thermiques.
3. Valorisation de l’énergie produite par les serveurs : puissance et énergie, bilan énergétique, variation d’énergie interne.

P5 : Relativité

Invariance de c ; Référentiels et horloges ; Relativité du temps ; Horloge atomique

- 2013 CET-1 : Télémétrie laser (7 pts)
2. Mesure de la distance Terre-Lune : Exploitation de documents.

- 2013 PON-1 : Protons énergétiques (5,5 pts)
3. Les muons : temps propre.

- 2013 MET-2 : Principe du GPS (10 pts)
3. Précision des mesures : précision horloge et incertitude.

- 2014 MET-1 : Collisions au LHC (6 pts)
1. À propos du boson de Higgs : Exploitation de documents.
2. Apport de la relativité restreinte : Calcul de γ, exploitation de documents.
3. Une manipulation à haute énergie : Calcul de γ, exploitation de documents.
4. Quelle durée de vie au LHC ? Durée propre, référentiel propre.

P6 : Mécanique quantique & laser

Lasers ; Dualité onde-particule ; Aspect probabiliste de la physique quantique

- 2013 ASI-1 : Un nouveau stockage optique : le Blu-ray (7,5 pts)
1. Le laser : énergie, longueur d’onde, propriétés de la lumière laser.

- 2013 CET-1 : Télémétrie laser (7 pts)
1. À propos du laser : Relation fréquence-longueur d’onde, puissance et énergie, énergie d’un photon.

- 2013 PON-1 : Protons énergétiques (5,5 pts)
1. Le proton : interaction forte et charge du quark up.
2. Les protons cosmiques : énergie cinétique, protons relativistes, quantité de mouvement, longueur d’onde de De Broglie.
4. La protonthérapie : analyse de documents.

- 2014 ADN-1 : Ondes & particules (6 pts)
2. Particule de matière et onde de matière : phénomènes quantiques, incertitudes, p = h/λ, diffraction d’électrons.

- 2016 NCAr-1 : Des électrons pour voir le monde (5 pts)
1. Observation avec un microscope optique : limite du visible
2. Observation des bactéries à l’aide d’un MEB : force électrique, dualité onde-particule, relation p = h/λ.

P7 : Traitement et transmission de l’information

Numérisation ; Images numériques ; Stockage optique ; Procédés physiques de transmission ; Caractéristiques d’une transmission ; Chaînes de transmission de l’information

- A02-1 : Prévision de séisme par gravimétrie (10 pts)
Exercice difficile et peu représentatif d’un exercice de bac.
4. Étude du capteur : Photodiode.

- 2013 ADS-3 : Le son : de sa numérisation à la lecture d’un CD (5 pts)
1. Conversion analogique-numérique
2. Lecture de l’information : principe de la lecture d’un disque optique.
3. Blu-ray : principe d’un Blu-ray.

- 2013 ASI-1 : Un nouveau stockage optique : le Blu-ray (7,5 pts)
2. Stockage des informations sur disque laser : numérisation d’un signal
3. Lecture sur disque laser
4. Intérêt du Blu-ray : débit, numérisation d’image

- 2013 LIB-3 : Le très haut débit pour tous (5 pts)
1. Procédés physiques de transmission d’informations : synthèse de documents.
2. Analyse de la qualité d’une transmission : affaiblissement d’un signal.

- 2013 MET-2 : Principe du GPS (10 pts)
4. Étude du signal GPS : débit et codage binaire.

- 2013 NCAr-2 : Laser et stockage optique (10 pts)
1. Lecture d’un disque optique : énergie d’un photon, processus d’émission de lumière, lecture d’un disque optique.
2. Traitement de l’information numérique : numérisation d’une tension, débit binaire.
3. Capacité de stockage d’un disque optique : surface occupée par un bit et diffraction.