Physique – exercices 10 - correction, Exercices de Physique
Eleonore_sa
Eleonore_sa29 April 2014

Physique – exercices 10 - correction, Exercices de Physique

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Physique – exercices sur la question " quand le jeu video devient realité" - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Variation de la capacité du condensateur lors du mouvement du joueur, Variation de...
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EXERCICE II. Quand le jeu vidéo devient réalité (5,5 points)

BAC S Métropole 2012 EXERCICE : QUAND LE JEU VIDEO DEVIENT REALITÉ (5,5 points) Correction

1. Variation de la capacité du condensateur lors du mouvement du joueur

1.1. x m

x a k

  donc x kx

a m

 

Dimension de ax : [ax] =    

    

kx k x

m m 

Or k s’exprime en N.m1 donc [k] =    

   

2 2F ma M.LT M.T

L L L

   

Ainsi [ax] =      

2 2

k . x M.T .L L.T

m M

   

ax s’exprime en m.s2 ; ax est bien homogène à une accélération.

1.2.1. 1 1x m

x a k

  soit 9

1 1

1,60 10 ( 4,00) x

2,64 10

    

 = 2,42×108 m = 24,2 nm.

1.2.2. D’après la figure 8, d = d0 + x1. Or x1 > 0 donc d a augmenté. Comme C = d

 , si d augmente alors C diminue.

1.2.3. On a : C0 = 0d

 et C1 =

1d

 avec α constante positive donc α = C0.d0 = C1.d1 ainsi C1 = 00

1

d C

d

1.2.4. C1 = 0 0

0 0

1 0 1

d d C C

d d x 

 soit C1 =

6 14

6 8

1,50 10 1,30 10

1,50 10 2,42 10

 

 

  

   = 1,28×1014 F

La capacité du condensateur a bien diminué.

1.2.5.  tot1 1 0C C C    soit   tot 14 1C 120 1,28 1,30 10

     = 120 × (– 0,02) × 10–14 =  2×1014 F.

2 – Variation de la tension aux bornes de l’accéléromètre

2.1.1. Constante de temps :  = R.C tot 0 soit  = 100×10

3×1,56×1012 = 1,56×107 s.

Le régime permanent est atteint au bout d’une durée de 5 soit 5×1,56×107 = 7,80×107 s.

Comme 7,80×107 s < 0,1 s, le régime permanent est atteint depuis longtemps au bout de 0,1 s. 2.1.2. En régime permament, le condensateur est complètement chargé donc plus aucun courant ne circule dans le circuit soit i = 0 A. 2.1.3. Loi d’additivité des tensions : E = R.i + uC. En régime permanent, i = 0 A donc uC = E = 3,00 V.

2.2.1. q0 = C tot 0 .U0.

2.2.2.a. La charge q0 reste constante donc : q0 = C tot 0 .U0 = C

tot 1 .U1 et U1 =

tot tot 0 0 0 0

tot tot tot 1 0 1

U .C U .C

C C C 

  .

2.2.2.b. Avec U0 = E = 3,00 V on a : U1 =

12

12 14

3,00 1,56 10

1,56 10 2,40 10

 

 

   = 3,05 V.

Remarque : on peut vérifier ici la valeur de C tot 1 calculée en 1.2.5.

2.2.2.c. La variation de tension est U1 – U0 = 0,05 V = 5×101 mV. Cette variation étant supérieure à 1 mV, le dispositif peut détecter l’accélération a1x. 3 – Liaison manette de jeu – console

3.1. c = ×f donc  = c

f soit  =

8

6

3,00 10

2450 10

 = 0,122 m = 12,2 cm.

3.2. La longueur d’onde précédente appartient au domaine [103 m ; 1 m] soit au domaine des micro-ondes. 3.3. La pile de livres constitue un obstacle dont les dimensions sont de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde. Ainsi les micro-ondes sont diffractées par l’obstacle et peuvent atteindre la console. L’un des phénomènes physiques qui permet d’expliquer cette communication entre la manette et la console est la diffraction des ondes électromagnétiques.

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