Problèmes de physique de concours corrigés

TD corrigés délectromagnétisme

29 oct. 2011 a) Calculer la force magnétique moyenne F appliquée à la bobine. Pour quelle valeur i01m de i1m la spire peut-elle léviter juste au-dessus ...

Electromagnétisme A Particule chargée dans un champ électrique

Une particule de charge q mobile de vitesse v

le-champ-magnetique-exercices-non-corriges-1.pdf

Exercice 10 : On dispose d'un aimant droit et d'un solénoïde de 80 cm de Représenter sur une figure la force magnétique exercée sur la tige et calculer sa.

TUTORAT SANTE STRASBOURG CAHIER DE REMISE A NIVEAU

exercices corrigés. N'oublie pas que si tu ne comprends pas ... - Une charge électrique en mouvement dans un champ magnétique subit une force magnétique = la.

Introduction à lElectromagnétisme

3 sept. 2022 11.7 Exercices d'analyse vectorielle . ... Le moment de la force magnétique (couple magnétique) s'écrit. Γi = I.

tdelectroniquel2.pdf

b)Calculer l'intensité du courant puis la tension `a appliquer pour obtenir une vitese de rotation n0 = 5tr/s . 3.16 Corrigé. 1-La force eléctromotrice est E =

Mouvement des particules chargées dans un champ

chute libre : se reporter au TD M1 notamment l'exercice 4. Exercice 1 1 À l'intérieur des dees seule la force magnétique. #”. F B = e#”v ∧. #”. B ...

218 exercices corrigés Mécanique (98 exercices corrigés

Magnétique. III. Ces ions sélectionnés au point O pénètrent dans le déviateur magnétique où règne ... force de frottement f. T.C.I : ⃗ + ⃗ = : Suivant BC ...

Champ magnétique et force de Laplace

Corrigés en TD : Lecture Ioffe-Pritchard

Force de Lorentz

Exercice 3 : Déflexion magnétique et spectrographe de masse. On produit un champ magnétique. # ». B0 = B0 #» ez uniforme dans une région limitée de l'espace 0

EXERCICES DE MAGNETISME ENONCES -I +I

Déterminer les caractéristiques de la force magnétique CORRIGES. Exercice 1 a). Le spectre magnétique d'un solénoïde est semblable à celui d'un aimant ...

TD corrigés délectromagnétisme

29 oct. 2011 champ magnétique sur l'axe Oz colinéaire à cet axe. ... a) Calculer la force magnétique moyenne F appliquée à la bobine.

Exercices corrigés : Electromagnétisme-Electrostatique-Electricité

Cet ouvrage d'exercices corrigés d'Electromagnétisme En présence du champ magnétique ces électrons sont soumis à une force qui les dévie. Il y a.

Problèmes de physique de concours corrigés – 1ère année de

Montrer que l'effet des collisions équivaut à une force Cet exercice présente l'expérience historique de diffusion d'une particule alpha (noyau d'hélium ...

Electromagnétisme A Particule chargée dans un champ électrique

I - Force de Lorentz subie par une charge dans un champ électrique et dans un champ magnétique. Une particule de charge q mobile de vitesse v

Force de Lorentz

Corrigés en TD : Oscilloscope spectrographe de masse

Electromagnétisme : PEIP 2 Polytech

9.2.3 Moment de la force magnétique exercée sur un circuit . 11.7 Exercices d'analyse vectorielle . ... matériau il faut les corriger).

tdelectroniquel2.pdf

1.3 Exercice 2 . 1-La résistance de circuit magnétique est Rm = V 2 ... b) Calculer l'intensité du courant la force électromotrice et la tension U

CORRIG´ES DES EXERCICES DELECTROMAGN´ETISME

avoir un flux maximum c'est-`a-dire zéro dans ce cas

Exercices et Contrôles Corrigés de Mécanique du Point Matériel

1. Donner l'expression de la force FB `a laquelle la particule est soumise par l'action du champ magnétique. 2. Appliquer le PFD et montrer que v// est une

Problèmes de physique de concours

corrigés - 1ère année de CPGE scientifiques -

Olivier GRANIER

(PC*, Lycée Montesquieu, Le Mans) 2

1) Freinage d'un satellite par l'atmosphère : (Mécanique)

Un satellite terrestre artificiel (S) de vitesse

rV (dans le référentiel géocentrique galiléen) sur une orbite basse (c'est-à-dire dont l'altitude z est très inférieure au rayon terrestre R

T) subit des frottements dus à

l'atmosphère. Les molécules de l'atmosphère n'étant soumises qu'à l'agitation thermique, on pourra

négliger leur vitesse thermique v sTh≈-5001 m. devant V. On note RT et MT le rayon et la masse de la Terre, assimilée à une sphère massique homogène.

1. On suppose que, après une collision entre le satellite de masse M et une molécule de masse m, la

vitesse relative des deux objets est nulle (" choc mou »). Montrer alors que la variation de la quantité de

mouvement de (S) est

ΔrrPmV≈-.

2. Montrer que l'effet des collisions équivaut à une force

rF s'exerçant sur le satellite. Ce dernier est

sphérique, de rayon a. Déterminer rF en fonction de a, rV et la masse volumique μ(z) de l'atmosphère (en

considérant le nombre de chocs se produisant à l'intérieur d'un cylindre élémentaire, on trouve une

expression du type F k z V=( )2). Est-il indispensable que le satellite soit sphérique ?

3. On suppose qu'à l'altitude

z RT<<, μ μ( ) ( )exp( / )z z H= -0, où μ(0) et H sont des constantes. On

considère alors que, du fait de la force rF, (S) décrit une orbite circulaire autour de la Terre dont le rayon

varie lentement avec le temps.

a) Donner, sous ces hypothèses, une loi approchée de variation de z(t). Il sera avantageux d'introduire la

quantité

τ π μ=MH a R g RT T/ ( ( ) )2 020, où g0 désigne le champ de pesanteur terrestre au niveau du sol.

On note z

i l'altitude de départ. b) Applications numériques : calculer la durée de chute t ch du satellite depuis l'altitude zi=180 km jusqu'à zf=0 ; on donne : μ(0) = 1,3 kg.m - 3, H = 8 500 m, a = 2 m, g0 = 9,8.m.s - 2, RT = 6 370 km et

M kg=103. Vérifier enfin que la vitesse du satellite est effectivement grande devant la vitesse d'agitation

thermique v

Th des molécules de l'atmosphère.

Solution :

1. La conservation, lors du choc mou, de la quantité de mouvement totale du système {Satellite-

Molécule} dans le référentiel géocentrique s'écrit : 'V)mM(vmVMTh rrr+=+ La variation de la quantité de mouvement du satellite est )V'V(MP rrr-=Δ. Or, en négligeant mvTh devant

MV, il vient

VMm1VmMM'V

1rrr- ((+≈+≈, soit, au 1 er ordre en M/m , VMm1'Vrr) ((-≈. On en déduit alors que VmPrr-≈Δ.

2. On raisonne dans le référentiel géocentrique, dans lequel le satellite possède la vitesse V

r. Pendant l'intervalle de temps dt, le satellite balaye le volume )Vdta(d

2π=τ, dans lequel la masse d'atmosphère

est τμ=ddm . Le nombre de molécules rencontrées est alors m/dmdN = et la variation de quantité de mouvement due aux chocs mous entre ces molécules et le satellite sera, d'après la question précédente : dtV

VVa)V)(Vdta()P(dNPd222

rrrrμπ-=-μπ=Δ= La force résultante exercée sur le satellite est alors : V VV)a( dt PdF22 rrrμπ-== Vr

Surface " efficace » πa2

Vdt

Volume V

πa2dtSatellite

m 3

Ainsi, les chocs mous entre les molécules de l'atmosphère et le satellite sont équivalents à une force

unique de frottements de type quadratique, c'est-à-dire proportionnelle au carré de la vitesse et opposée à

celle-ci. En particulier, le coefficient k(z) introduit dans l'énoncé vaut )z(a)z(k

2μπ-=.

Si le satellite n'est pas sphérique, la surface

2aπ doit alors être remplacée par la surface transverse

balayée, encore appelée " section efficace » de chocs.

3-a) On suppose que le satellite (S) décrit une orbite circulaire autour de la Terre de rayon r légèrement

variable avec le temps. Par conséquent, la relation entre le rayon r et la vitesse V du satellite ainsi que

l'expression de l'énergie mécanique, sont : r Rg r GMV2 T 0T2 == et r RMg 2 1 r GMM 2 1E2
T0T m -=-= (avec zRrT+=) où 2 TT0R/GMg= est le champ de pesanteur terrestre au sol. La puissance de la force de frottements due aux chocs avec l'atmosphère vaut :

32V)z(aV.FPμπ-==rr

et est reliée à la variation de l'énergie mécanique du satellite par Pdt/dE m=. Comme dtdz rRMg 21
dtdr drdE dtdE22

T0mm==, il vient : 32

T0V)z(adtdz

rRMg

21μπ-= d'où :

2/32 T 02 22
T0 rRg)z(a2dtdz rRMg)) soit, avec )H/zexp()0()z( -μ=μ : dtgRM)0(a2dz)H/zexp(r10T2μπ-=

En posant

)RgR)0(a2/(MHT0T2μπ=τ, la relation précédente devient : dtHdtRgRM)0(a2dz)H/zexp(rRT0T2

Tτ-=μπ-=

Comme

TRz<<, 1Rz1zRR

rR 2/1 TTTT et, par conséquent : dtHdz)H/zexp(τ-=

En notant z

i l'altitude initiale à l'instant t = 0, l'altitude z atteinte à l'instant t est alors donnée par :

tH'dz)H/'zexp( z zquotesdbs_dbs3.pdfusesText_6

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