Correction Examen Régional 3APIC Physique Chimie 2024 Marrakech Safi

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Sujet de l’examen

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La correction

Exercice 1 : Mécanique

Partie 1

1. Les forces appliquées sur le sac (S)	Classification
   La force \vec{F} exercée par la main sur le sac.	force de contact localisée
   Le poids \vec{P} du sac.	force à distance répartie

2. Point d’application	Ligne d’action	Sens	Intensité
   Le centre de gravité du sac (G)	La droite verticale qui passe par G	Du point G vers le bas	P = m \times g = 3 \times 10 \quad \rightarrow \quad P = 30N

3. Cochons la proposition correcte :
   Si un corps solide soumis à deux forces \vec{F_1} et \vec{F_2} est en équilibre, alors :
   a. La réponse correcte c’est : \vec{F_1} +\vec{F_2} = \vec{0} \\
   b. La réponse correcte c’est le 2ème choix

4. Point d’application	Ligne d’action	Sens	Intensité
   Le point A	La droite verticale qui passe par A	Du point A vers le haut	F = P = 30N

5. Représentation :
   

Partie 2

1. Complétons les phrases :
   • Le conducteur de la calèche est au repos par rapport à la calèche, pendant qu’il est en mouvement par rapport au trottoir de la route. La calèche et le trottoir jouent respectivement le rôle de corps de référence.
   • La calèche est en mouvement de translation rectiligne par rapport au trottoir.
   • La trajectoire d’un point de la calèche est l’ensemble des positions occupées par ce point au cours de son mouvement.
2. Cochons les réponses juste :
   

   Expression littérale	☐ V = d.t	☑ V = \dfrac{d}{t}	☐ V = \dfrac{t}{d}	☐ V = d + t
   Unité internationale	☑ m.s^{-1}	☐ m.s^{-1}	☐ km.s^{-1}	☐ km.h^{-1}

3. 3.1. Calculons en m.s^{-1} la vitesse moyenne V_2 de la calèche entre les positions M_1 et M_2
   On a : V_2 = \dfrac{d}{t} = \dfrac{M_1 M_2}{t_2}\\
   A.N : V_2 = \dfrac{60 \; m}{15 \; s} \quad \Rightarrow \quad V_2 = 4 \; m.s^{-1}\\ 
   3.2. Déterminons en justifiant votre réponse, la nature du mouvement de la calèche entre les positions M_0 et M_2.
   • Déterminons la vitesse V_2 en Km.h^{-1}\\
   V_2 = 4 \times 3,6 \; km.h^{-1}\\
   On remarque que la vitesse reste constante au cours du temps (V_1 = V_2), donc le mouvement de la calèche entre les position M_0 et M_2 est uniforme.
   3.3. Déduire le distance d parcourue entre les deux positions M_2 et M_3 pendant la durée 25s
   La calèche conserve sa nature de mouvement, c’est à dire que la vitesse reste constante entre les positions M_2 et M_3, donc : C_3 = V_2 = V_1 = 4 \; m.s^{-1}
   Déterminons la distance d (d = M_2 M_3) :
   On a : V_2 = \dfrac{d}{t_3} \quad \Rightarrow \quad d = V_3 \times t_3\\
   A.N : d = 4\; m.s^{-1} \times 25s \quad \Rightarrow \quad d = 100 \;m\\
   

Exercice 2 : Electricité

1. Donnons la signification physique de chaque indication :
   • 220V : La tension électrique nominale.
   • 1100W : La puissance électrique nominale.

2. 	Vrai	Faux
   La loi d’Ohm pour un conducteur ohmique s’exprime par la relation U = R.I	☑	☐
   L’expression de la puissance électrique est : P = U.I²	☐	☑
   L’unité de la puissance électrique dans le système international est le Watt-heure (Wh).	☐	☑
   L’ordre de grandeur de la puissance électrique d’un fer à repasser est : 10 kW	☐	☑

3. Calculons l’intensité nominale I du courant électrique qui traverse le fer à repasser :
   On a : P = U \times I \quad \Rightarrow \quad I = \dfrac{P}{U}\\
   A.N : I = \dfrac{1100W}{220V}\\
   Donc : I = 5 A\\ 
4. Déduire la résistance électrique R du fer à repasser :
   On a : U = R \times I \quad \Rightarrow \quad R = \dfrac{U}{I}\\
   A.N : R = \dfrac{220V}{5A}\\
   Donc : R = 44 \Omega\\
   On peut utiliser la relation : P = R.I^2 \quad \Rightarrow \quad R = \dfrac{P}{I^2} = \dfrac{1100}{5^2} = 44\Omega\\ 
5. On fait fonctionner le fer à repasser pendant une demi-heure 0,5h.
   5.1. Cochons les cases correspondant à l’expression littérale de l’énergie électrique et à son unité Internationale.
   

   Expression littérale	E = 2.P.t	E = P^2 .t	E = P.t	E = p . t^2
   Unité internationale	Wh^{-1}	Wh	W	J

   5.2. Calculons en Watt-heure (Wh) l’énergie électrique E consommée par le fer à repasser au cours de son fonctionnement :
   On a : E = P \times t avec : P = 1100 \; W et t = 0,5 \; h\\
   A.N : E = 1100 \times 0,5 \; h Donc E = 550 \;Wh\\

Exercice 3 : Situation problème

Ahmed, élève de troisième année collégiale, souhaite charger sa nouvelle trottinette pour faire un aller-retour de sa maison au collège.

Alors, il se demande :

Quelle est la durée minimale pendant laquelle je dois charger ma trottinette pour assurer mon déplacement aller-retour ?

On donne :
• La distance d’un aller-retour est : d = 7 \; km
• La vitesse moyenne de déplacement de la trottinette est :

V_m = 14 \; km.h^{-1}

• La puissance moyenne du moteur de la trottinette est Pt = 400W

Pour aider Ahmed à répondre à son questionnement, on vous propose de répondre aux questions suivantes :

1. Déterminons d’abord le temps t nécessaire pour faire un aller-retour de la maison d’Ahmed au collège :
   On a : V_m = \dfrac{d}{t} \quad \Rightarrow \quad t = \dfrac{d}{V_m}\\
   A.N : t = \dfrac{7 \; km}{14 \; lm.h^{-1}} \quad \Rightarrow \quad t = \dfrac{1}{2}h = 0,5 \; h\\
   Calculons l’énergie électrique E consommée par la trottinette au cours de ce trajet aller-retour :
   On a : E = P_t \times t avec P_t = 400 \; W et t = 0,5 \; h\\
   A.N : E = 400 \; W \times 0,5 \;h Donc E = 200 \; Wh \\
2. Déduire la durée minimale t_m pendant laquelle Ahmed doit charger sa trottinette pour assurer son déplacement aller-retour.
   On donne : La puissance électrique du chargeur de la trottinette est P_{Ch} = 67 \; W\\
   On a : E = P_{Ch} \times t_m \quad \Rightarrow \quad t_m = \dfrac{E}{P_{Ch}}\\
   Avec E = 200\;Wh et P_{Ch} = 67W\\
   A.N : t_m = \dfrac{200Wh}{67W}\\
   Donc : t_m = \boxed{2{,}99~\text{h}} \approx \boxed{3~\text{h}}\\