We read your photo as:

PHYSIQUE Ataovy corrigé feno ity exercice Physique Terminale A2 ity. Vakio tsara aloha ny sary na ny PDF, dia valio tsikelikely (étape par étape) ny fanontaniana rehetra. Soraty aloha ny données sy ny inconnues, avy eo fidio ny formule mifanaraka amin'ilay olana. Hazavao ny niavian'ny formule sy ny antony ampiasana azy. Soloy tsikelikely ny isa, asehoy mazava ny calcul rehetra sy ny unités, ary soraty ny valiny farany. Raha ilaina dia manaova schéma na dessin explicatif, graphique na tableau. Raha misy circuit électrique dia traceo miaraka amin'ny anaran'ny singa rehetra. Raha misy mouvement, optique, électricité, mécanique, ondes na thermodynamique dia hazavao ny principe physique ampiasaina. Ataovy mifanaraka amin'ny programme officiel Terminale A2 eto Madagasikara, amin'ny endrika corrigé officiel azon'ny mpianatra ianarana. Aza mitsambikina dingana na manome valiny fohy. Ataovy amin'ny niveau professeur de Physique Terminale A2. Raha lava ny valiny dia tohizo ho azy mandra-pahavita ny sujet manontolo, fa

Physics

ScanSolve AI Answer

Andao hovaliana ity laza adina Fizika ity araka ny fenitra ofisialy sy amin'ny antsipiriany.


EXERCICE I (SESSION 2014)

Données:

  • Équation horaire du mouvement de S1S_1: Y1(t)=3,10−3sin⁡(100πt)Y_1(t) = 3,10^{-3} \sin(100 \pi t) (en m, et tt en s)
  • Équation horaire du mouvement de S2S_2: Y2(t)=3,10−3sin⁡(100πt)Y_2(t) = 3,10^{-3} \sin(100 \pi t) (en m, et tt en s)
  • Célérité de propagation des ondes: V=20V = 20 m/s
  • Distance entre les sources: S1S2=1S_1S_2 = 1 cm =0,01= 0,01 m

1) Qu'observe-t-on sur la surface libre du liquide?

Principe physique: Rehefa misy loharano roa (S1 sy S2) mamoaka onja mitovy matetika sy mitovy amplitude ary mitovy phase (na phase constante), dia misy phénomène d'interférence miseho.
Observation: Amin'ny surface libre du liquide, dia misy phénomène d'interférence miseho. Hita eo ny faritra misy onja miakatra sy midina be (ventres d'amplitude) ary faritra tsy mihetsika (nœuds d'amplitude).

2) Quel phénomène physique se produit-il?

Réponse: Ny phénomène physique miseho dia ny interférence des ondes.

3) Calculer la longueur d'onde.

Formule: Ny fifandraisana eo amin'ny célérité VV, ny fréquence ff ary ny longueur d'onde λ\lambda dia V=λfV = \lambda f.
Dingana 1: Kajiana ny fréquence ff avy amin'ny équation horaire.
Ny équation horaire dia amin'ny endrika Y(t)=Asin⁡(ωt+ϕ)Y(t) = A \sin(\omega t + \phi).
Eto, Y1(t)=3,10−3sin⁡(100πt)Y_1(t) = 3,10^{-3} \sin(100 \pi t).
Ny pulsation angulaire ω=100π\omega = 100 \pi rad/s.
Fantatra fa ω=2πf\omega = 2 \pi f.

100π=2πf100 \pi = 2 \pi f f=100π2π=50 Hzf = \frac{100 \pi}{2 \pi} = 50 \text{ Hz}

Dingana 2: Kajiana ny longueur d'onde λ\lambda.
Ampiasaina ny formule V=λfV = \lambda f.

λ=Vf\lambda = \frac{V}{f}

Soloy ny soatoavina: V=20V = 20 m/s ary f=50f = 50 Hz.

λ=20 m/s50 Hz=0,4 m\lambda = \frac{20 \text{ m/s}}{50 \text{ Hz}} = 0,4 \text{ m}

Fehiny: Ny longueur d'onde dia λ=0,4 m\boxed{\lambda = 0,4 \text{ m}}.

4) Déterminer l'état vibratoire d'un point M de la surface libre du liquide, tel que S1M=d1=2,5S_1M = d_1 = 2,5 cm et S2M=d2=3,3S_2M = d_2 = 3,3 cm.

Principe physique: Ny état vibratoire an'ny point M dia miankina amin'ny différence de marche δ=∣d2−d1∣\delta = |d_2 - d_1|.

  • Raha δ=kλ\delta = k\lambda (miaraka amin'ny k∈Zk \in \mathbb{Z}), dia ny point M dia ventre d'amplitude (interférence constructive).
  • Raha δ=(k+12)λ\delta = (k + \frac{1}{2})\lambda (miaraka amin'ny k∈Zk \in \mathbb{Z}), dia ny point M dia nœud d'amplitude (interférence destructive).

Dingana 1: Kajiana ny différence de marche δ\delta.
d1=2,5d_1 = 2,5 cm =0,025= 0,025 m.
d2=3,3d_2 = 3,3 cm =0,033= 0,033 m.

δ=∣d2−d1∣=∣0,033 m−0,025 m∣=0,008 m\delta = |d_2 - d_1| = |0,033 \text{ m} - 0,025 \text{ m}| = 0,008 \text{ m}

Dingana 2: Ampitahaina amin'ny λ\lambda.

δλ=0,008 m0,4 m=8400=150=0,02\frac{\delta}{\lambda} = \frac{0,008 \text{ m}}{0,4 \text{ m}} = \frac{8}{400} = \frac{1}{50} = 0,02

Koa satria 0,02 dia tsy entier (ho an'ny ventre) ary tsy entier + 0,5 (ho an'ny nœud), dia tsy ventre na nœud ny point M.
Misy hadisoana kely amin'ny fanontaniana na ny soatoavina omena, satria matetika dia tokony ho ventre na nœud ny valiny andrasana. Andao jerena indray ny calcul.

Raha toa ka ny S1S_1 sy S2S_2 dia mitovy phase, ny fepetra ho an'ny:

  • Ventre: δ=kλ\delta = k\lambda
  • Nœud: δ=(k+12)λ\delta = (k + \frac{1}{2})\lambda

Andao averina ny kajy:
δ=0,008\delta = 0,008 m.
λ=0,4\lambda = 0,4 m.
δλ=0,0080,4=8400=150\frac{\delta}{\lambda} = \frac{0,008}{0,4} = \frac{8}{400} = \frac{1}{50}.
Tsy entier, tsy entier + 0,5.
Mety misy fahadisoana amin'ny soatoavina omena. Raha toa ka d1d_1 sy d2d_2 dia tokony ho 2,5 cm sy 3,3 cm, dia ny point M dia tsy ventre na nœud.

Fanamarihana: Raha toa ka ny fanontaniana dia manantena valiny hoe ventre na nœud, dia mety misy fahadisoana amin'ny soatoavina. Raha tsy izany, dia ny point M dia manana amplitude intermédiaire.
Amin'ny toe-javatra mahazatra amin'ny Bac, dia tokony ho ventre na nœud ny valiny. Andao jerena raha misy soatoavina hafa mety ho nampiasaina.
Raha toa ka d1=2,5d_1 = 2,5 cm ary d2=3,3d_2 = 3,3 cm, dia δ=0,8\delta = 0,8 cm.
λ=0,4\lambda = 0,4 m =40= 40 cm.
δλ=0,8 cm40 cm=8400=150\frac{\delta}{\lambda} = \frac{0,8 \text{ cm}}{40 \text{ cm}} = \frac{8}{400} = \frac{1}{50}. Mbola mitovy ihany.

Conclusion: Raha toa ka marina ny soatoavina rehetra, dia ny point M dia tsy ventre d'amplitude na nœud d'amplitude. Izy dia point intermédiaire.
Na izany aza, amin'ny fanadinana, matetika dia misy valiny "tsara" andrasana. Mety misy fahadisoana kely amin'ny fanoratana ny soatoavina.
Raha toa ka ny fanontaniana dia manantena valiny toy ny "ventre" na "nœud", dia tsy maintsy misy ny δ/λ\delta/\lambda ho entier na entier + 0,5.
Ohatra, raha δ=0,4\delta = 0,4 m, dia δ/λ=1\delta/\lambda = 1, ka ventre.
Raha δ=0,2\delta = 0,2 m, dia δ/λ=0,5\delta/\lambda = 0,5, ka nœud.

Andao raisina fa marina ny soatoavina omena.
Fehiny: Ny différence de marche δ=0,008\delta = 0,008 m. Ny tahan'ny δλ=0,02\frac{\delta}{\lambda} = 0,02.
Koa satria tsy entier na entier + 0,5 ity tahan'ny ity, dia ny point M dia tsy ventre d’amplitude na nœud d’amplitude. Izy dia manana amplitude intermeˊdiaire\boxed{\text{ny point M dia tsy ventre d'amplitude na nœud d'amplitude. Izy dia manana amplitude intermédiaire}}.

POUR A2 SEULEMENT

5) Calculer le nombre de points qui vibrent avec une amplitude maximale sur le segment [S1S2][S_1S_2]. On précisera la position de chaque point par rapport à S1S_1.

Principe physique: Ny points izay mihetsika amin'ny amplitude maximale (ventres d'amplitude) dia mahafeno ny fepetra δ=kλ\delta = k\lambda, izay kk dia entier.
Amin'ny segment [S1S2][S_1S_2], ny différence de marche δ=∣S2M−S1M∣\delta = |S_2M - S_1M|.
Raha raisina ny axe S1S2S_1S_2 miaraka amin'ny S1S_1 amin'ny x=0x=0 ary S2S_2 amin'ny x=S1S2x=S_1S_2.
Ho an'ny point M amin'ny segment [S1S2][S_1S_2], S1M=xS_1M = x ary S2M=S1S2−xS_2M = S_1S_2 - x.
Noho izany, δ=∣(S1S2−x)−x∣=∣S1S2−2x∣\delta = |(S_1S_2 - x) - x| = |S_1S_2 - 2x|.
Na, raha raisina ny fomba mahazatra kokoa, ny différence de marche dia d2−d1d_2 - d_1.
Amin'ny segment S1S2S_1S_2, ny d1d_1 dia xx ary d2d_2 dia S1S2−xS_1S_2 - x.
Noho izany, ny différence de marche dia (S1S2−x)−x=S1S2−2x(S_1S_2 - x) - x = S_1S_2 - 2x.
Ny fepetra ho an'ny ventre dia S1S2−2x=kλS_1S_2 - 2x = k\lambda.

Dingana 1: Fantarina ny fetran'ny kk.
Ny point M dia eo amin'ny segment [S1S2][S_1S_2], ka 0≤x≤S1S20 \le x \le S_1S_2.

S1S2−2x=kλS_1S_2 - 2x = k\lambda 2x=S1S2−kλ2x = S_1S_2 - k\lambda x=S1S2−kλ2x = \frac{S_1S_2 - k\lambda}{2}

Ampiharina ny fetra 0≤x≤S1S20 \le x \le S_1S_2:

0≤S1S2−kλ2≤S1S20 \le \frac{S_1S_2 - k\lambda}{2} \le S_1S_2 0≤S1S2−kλ≤2S1S20 \le S_1S_2 - k\lambda \le 2S_1S_2 −S1S2≤−kλ≤S1S2-S_1S_2 \le -k\lambda \le S_1S_2 −S1S2≤kλ≤S1S2-S_1S_2 \le k\lambda \le S_1S_2 −S1S2λ≤k≤S1S2λ-\frac{S_1S_2}{\lambda} \le k \le \frac{S_1S_2}{\lambda}

Dingana 2: Soloy ny soatoavina.
S1S2=0,01S_1S_2 = 0,01 m.
λ=0,4\lambda = 0,4 m.

−0,010,4≤k≤0,010,4-\frac{0,01}{0,4} \le k \le \frac{0,01}{0,4} −0,025≤k≤0,025-0,025 \le k \le 0,025

Koa satria kk dia entier, ny soatoavina tokana ho an'ny kk dia k=0k=0.

Dingana 3: Kajiana ny position an'ny point ho an'ny k=0k=0.

x=S1S2−0⋅λ2=S1S22x = \frac{S_1S_2 - 0 \cdot \lambda}{2} = \frac{S_1S_2}{2} x=0,01 m2=0,005 m=0,5 cmx = \frac{0,01 \text{ m}}{2} = 0,005 \text{ m} = 0,5 \text{ cm}

Fehiny: Misy 1 point\boxed{1 \text{ point}} iray ihany mihetsika amin'ny amplitude maximale eo amin'ny segment [S1S2][S_1S_2]. Ny toerany dia 0,5 cm avy amin’ny S1\boxed{0,5 \text{ cm avy amin'ny } S_1}. Io point io dia ny milieu an'ny segment S1S2S_1S_2.


EXERCICE II (SESSION 2014)

Données:

  • Distance source S amin'ny arête O: d1=1,2d_1 = 1,2 cm =0,012= 0,012 m
  • Distance écran E amin'ny arête O: d2=30d_2 = 30 cm =0,30= 0,30 m
  • Longueur d'onde: λ=0,56\lambda = 0,56 μ\mum =0,56×10−6= 0,56 \times 10^{-6} m
  • Distance entre la troisième frange obscure et celui de la frange brillante centrale: d=0,75d = 0,75 mm =0,75×10−3= 0,75 \times 10^{-3} m

1) a) Faire le schéma du dispositif interférentiel, en précisant la marche des rayons lumineux et le champ d'interférence lumineuse.

(Sary: Schéma an'ny miroirs de Fresnel)

  • Loharano S: Loharano lumineux ponctuel.
  • Miroirs de Fresnel (M1) sy M2): Miroir roa mitongilana kely, mamorona sary virtoaly roa S1S_1 sy S2S_2 an'ny S.
  • Arête O: Ny fihaonan'ny miroirs roa.
  • Écran (E): Eo no ahitana ny phénomène d'interférence.
  • Rayons lumineux:
    • Ny rayon avy amin'ny S dia mamely ny M1 sy M2.
    • Ny M1 dia mamorona sary virtoaly S1S_1.
    • Ny M2 dia mamorona sary virtoaly S2S_2.
    • Ny rayons avy amin'ny S1S_1 sy S2S_2 dia mifampiditra (interfèrent) eo amin'ny écran.
  • Champ d'interférence: Ny faritra eo amin'ny écran izay misy ny interférence, eo anelanelan'ny projection an'ny M1 sy M2.

(Jereo ny sary eo ambany ho an'ny schéma)

graph TD
    subgraph Miroirs de Fresnel
        M1(Miroir 1)
        M2(Miroir 2)
        O(Arête O)
    end

    S(Source S) --> M1
    S --> M2

    M1 --> S1(Image virtuelle S1)
    M2 --> S2(Image virtuelle S2)

    S1 --> E(Écran E)
    S2 --> E

    style S fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px
    style M1 fill:#eee,stroke:#333,stroke-width:2px
    style M2 fill:#eee,stroke:#333,stroke-width:2px
    style O fill:#ccc,stroke:#333,stroke-width:2px
    style S1 fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px
    style S2 fill:#fff,stroke:#333,stroke-width:2px
    style E fill:#eee,stroke:#333,stroke-width:2px

    linkStyle 0 stroke:#f66,stroke-width:2px,fill:none;
    linkStyle 1 stroke:#f66,stroke-width:2px,fill:none;
    linkStyle 2 stroke:#f66,stroke-width:2px,fill:none;
    linkStyle 3 stroke:#f66,stroke-width:2px,fill:none;
    linkStyle 4 stroke:#f66,stroke-width:2px,fill:none;
    linkStyle 5 stroke:#f66,stroke-width:2px,fill:none;

(Schéma: Ny S dia loharano. Ny M1 sy M2 dia miroirs. Ny S1 sy S2 dia sary virtoaly an'ny S. Ny E dia écran. Ny rayons avy amin'ny S1 sy S2 dia mifampiditra eo amin'ny E.)

1) b) Qu'observe-t-on sur l'écran d'observation (E)?

Observation: Eo amin'ny écran, dia misy franges d'interférence miseho. Ireo franges ireo dia tsipika mifanitsy (na boribory raha tsy miroirs de Fresnel) misy franges brillantes (mazava) sy franges obscures (maizina) mifandimby.

2) La distance entre le milieu de la troisième frange obscure et celui de la frange brillante centrale, d'ordre zéro, est égale à d=0,75d = 0,75 mm. Calculer l'interfrange ii. En déduire la distance a=S1S2a = S_1S_2 qui sépare les deux images virtuelles S1S_1 et S2S_2 de S.

Principe physique:

  • Ny position an'ny frange brillante d'ordre kk dia xk=kix_k = k i.
  • Ny position an'ny frange obscure d'ordre kk dia xk′=(k+12)ix'_k = (k + \frac{1}{2}) i.
  • Ny frange brillante centrale dia d'ordre k=0k=0, ka ny position-ny dia x0=0x_0 = 0.
  • Ny frange obscure fahatelo dia d'ordre k=2k=2 (satria ny voalohany dia k=0k=0, ny faharoa k=1k=1, ny fahatelo k=2k=2). Ny position-ny dia x2′=(2+12)i=2,5ix'_2 = (2 + \frac{1}{2})i = 2,5i.

Dingana 1: Kajiana ny interfrange ii.
Ny distance dd dia eo anelanelan'ny frange obscure fahatelo (x2′x'_2) sy ny frange brillante centrale (x0x_0).

d=∣x2′−x0∣=∣2,5i−0∣=2,5id = |x'_2 - x_0| = |2,5i - 0| = 2,5i i=d2,5i = \frac{d}{2,5}

Soloy ny soatoavina: d=0,75d = 0,75 mm.

i=0,75 mm2,5=0,3 mmi = \frac{0,75 \text{ mm}}{2,5} = 0,3 \text{ mm}

Fehiny: Ny interfrange dia i=0,3 mm=0,3×10−3 m\boxed{i = 0,3 \text{ mm} = 0,3 \times 10^{-3} \text{ m}}.

Dingana 2: En déduire la distance a=S1S2a = S_1S_2.
Formule: Ny interfrange ii dia mifandraika amin'ny longueur d'onde λ\lambda, ny distance DD eo anelanelan'ny loharano virtoaly sy ny écran, ary ny distance aa eo anelanelan'ny loharano virtoaly roa amin'ny alalan'ny formule: i=λDai = \frac{\lambda D}{a}.
Eto, ny DD dia ny distance eo anelanelan'ny S1S2S_1S_2 sy ny écran. Ny S1S2S_1S_2 dia eo amin'ny distance d1d_1 avy amin'ny O, ary ny écran dia d2d_2 avy amin'ny O.
Noho izany, D=d1+d2D = d_1 + d_2.

D=0,012 m+0,30 m=0,312 mD = 0,012 \text{ m} + 0,30 \text{ m} = 0,312 \text{ m}

Ampiasaina ny formule i=λDai = \frac{\lambda D}{a} mba hahazoana an'i aa.

a=λDia = \frac{\lambda D}{i}

Soloy ny soatoavina: λ=0,56×10−6\lambda = 0,56 \times 10^{-6} m, D=0,312D = 0,312 m, i=0,3×10−3i = 0,3 \times 10^{-3} m.

a=(0,56×10−6 m)×(0,312 m)0,3×10−3 ma = \frac{(0,56 \times 10^{-6} \text{ m}) \times (0,312 \text{ m})}{0,3 \times 10^{-3} \text{ m}} a=0,17472×10−60,3×10−3=0,5824×10−3 ma = \frac{0,17472 \times 10^{-6}}{0,3 \times 10^{-3}} = 0,5824 \times 10^{-3} \text{ m}

Fehiny: Ny distance a=S1S2a = S_1S_2 dia a=0,5824 mm\boxed{a = 0,5824 \text{ mm}}.

POUR A2 SEULEMENT

3) Calculer, en radian, l'angle α\alpha formé par les deux miroirs (M1)(M_1) et (M2)(M_2).

Principe physique: Amin'ny miroirs de Fresnel, ny distance aa eo anelanelan'ny loharano virtoaly roa S1S_1 sy S2S_2 dia mifandraika amin'ny distance d1d_1 an'ny loharano S amin'ny arête O ary ny zoro α\alpha eo anelanelan'ny miroirs roa.
Ny formule dia a=2d1αa = 2 d_1 \alpha. (Raha toa ka kely ny zoro α\alpha, amin'ny radian).

Dingana 1: Ampiasaina ny formule.

a=2d1αa = 2 d_1 \alpha α=a2d1\alpha = \frac{a}{2d_1}

Soloy ny soatoavina: a=0,5824×10−3a = 0,5824 \times 10^{-3} m, d1=0,012d_1 = 0,012 m.

α=0,5824×10−3 m2×0,012 m\alpha = \frac{0,5824 \times 10^{-3} \text{ m}}{2 \times 0,012 \text{ m}} α=0,5824×10−30,024=24,266...×10−3 rad\alpha = \frac{0,5824 \times 10^{-3}}{0,024} = 24,266... \times 10^{-3} \text{ rad}

Fehiny: Ny zoro α\alpha dia α≈0,0243 rad\boxed{\alpha \approx 0,0243 \text{ rad}}.


EXERCICE III (SESSION 2014)

Données:

  • Longueur d'onde de la lumière incidente: λ=0,579\lambda = 0,579 μ\mum =0,579×10−6= 0,579 \times 10^{-6} m
  • Fréquence seuil du césium: ν0=4,60×1014\nu_0 = 4,60 \times 10^{14} Hz
  • Constante de Planck: h=6,62×10−34h = 6,62 \times 10^{-34} J.s
  • Célérité de la lumière dans le vide: c=3,108c = 3,10^8 m/s
  • Charge de l'électron: q=−e=−1,6×10−19q = -e = -1,6 \times 10^{-19} C
  • Masse d'un électron: me=9,1×10−31m_e = 9,1 \times 10^{-31} kg
  • 1 eV =1,6×10−19= 1,6 \times 10^{-19} J

1) Quel phénomène physique veut-on mettre en évidence par cette expérience?

Réponse: Ny expérience dia mikendry ny hametraka an-tsary ny effet photoélectrique.

2) Pour interpréter ce phénomène, quelle nature doit-on attribuer à la lumière?

Principe physique: Ny effet photoélectrique dia tsy azo hazavaina amin'ny alalan'ny théorie ondulatoire an'ny hazavana. Mila ampiasaina ny théorie corpusculaire.
Réponse: Mba handikana ity phénomène ity, dia tsy maintsy omena ny hazavana ny nature corpusculaire (na nature quantique), izany hoe, heverina ho toy ny fitambaran'ny photons (na quanta d'énergie) ny hazavana.

3) Calculer, en joule puis en eV, l'énergie d'extraction d'un électron de la cathode.

Principe physique: Ny énergie d'extraction (na travail d'extraction) W0W_0 dia ny énergie farany ambany ilaina mba hamoahana électron iray avy amin'ny surface an'ny métal. Mifandraika amin'ny fréquence seuil ν0\nu_0 amin'ny alalan'ny formule W0=hν0W_0 = h\nu_0.

Dingana 1: Kajiana ny énergie d'extraction W0W_0 amin'ny joule.

W0=hν0W_0 = h\nu_0

Soloy ny soatoavina: h=6,62×10−34h = 6,62 \times 10^{-34} J.s, ν0=4,60×1014\nu_0 = 4,60 \times 10^{14} Hz.

W0=(6,62×10−34 J.s)×(4,60×1014 Hz)W_0 = (6,62 \times 10^{-34} \text{ J.s}) \times (4,60 \times 10^{14} \text{ Hz}) W0=30,452×10−20 JW_0 = 30,452 \times 10^{-20} \text{ J} W0=3,0452×10−19 JW_0 = 3,0452 \times 10^{-19} \text{ J}

Fehiny: Ny énergie d'extraction dia W0=3,0452×10−19 J\boxed{W_0 = 3,0452 \times 10^{-19} \text{ J}}.

Dingana 2: Avadiho ho eV ny W0W_0.
Fantatra fa 1 eV =1,6×10−19= 1,6 \times 10^{-19} J.

W0(en eV)=W0(en J)1,6×10−19 J/eVW_0 (\text{en eV}) = \frac{W_0 (\text{en J})}{1,6 \times 10^{-19} \text{ J/eV}} W0(en eV)=3,0452×10−191,6×10−19=1,90325 eVW_0 (\text{en eV}) = \frac{3,0452 \times 10^{-19}}{1,6 \times 10^{-19}} = 1,90325 \text{ eV}

Fehiny: Ny énergie d'extraction dia W0≈1,90 eV\boxed{W_0 \approx 1,90 \text{ eV}}.

4) Calculer la vitesse maximale de l'électron éjecté.

Principe physique: Ny loi de conservation de l'énergie (loi d'Einstein) ho an'ny effet photoélectrique dia milaza fa ny énergie an'ny photon miditra (EpE_p) dia ampiasaina amin'ny énergie d'extraction (W0W_0) sy ny énergie cinétique maximale (Ec,maxE_{c,max}) an'ny électron mivoaka.

Ep=W0+Ec,maxE_p = W_0 + E_{c,max}

Ny énergie an'ny photon dia Ep=hν=hcλE_p = h\nu = h\frac{c}{\lambda}.
Ny énergie cinétique maximale dia Ec,max=12mevmax2E_{c,max} = \frac{1}{2} m_e v_{max}^2.

Dingana 1: Kajiana ny énergie an'ny photon miditra EpE_p.

Ep=hcλE_p = h\frac{c}{\lambda}

Soloy ny soatoavina: h=6,62×10−34h = 6,62 \times 10^{-34} J.s, c=3,108c = 3,10^8 m/s, λ=0,579×10−6\lambda = 0,579 \times 10^{-6} m.

Ep=(6,62×10−34 J.s)×(3,108 m/s)0,579×10−6 mE_p = \frac{(6,62 \times 10^{-34} \text{ J.s}) \times (3,10^8 \text{ m/s})}{0,579 \times 10^{-6} \text{ m}} Ep=20,522×10−260,579×10−6=35,4438...×10−20 JE_p = \frac{20,522 \times 10^{-26}}{0,579 \times 10^{-6}} = 35,4438... \times 10^{-20} \text{ J} Ep=3,54438...×10−19 JE_p = 3,54438... \times 10^{-19} \text{ J}

Dingana 2: Kajiana ny énergie cinétique maximale Ec,maxE_{c,max}.

Ec,max=Ep−W0E_{c,max} = E_p - W_0 Ec,max=(3,54438×10−19 J)−(3,0452×10−19 J)E_{c,max} = (3,54438 \times 10^{-19} \text{ J}) - (3,0452 \times 10^{-19} \text{ J}) Ec,max=(3,54438−3,0452)×10−19 JE_{c,max} = (3,54438 - 3,0452) \times 10^{-19} \text{ J} Ec,max=0,49918×10−19 JE_{c,max} = 0,49918 \times 10^{-19} \text{ J}

Dingana 3: Kajiana ny vitesse maximale vmaxv_{max}.

Ec,max=12mevmax2E_{c,max} = \frac{1}{2} m_e v_{max}^2 vmax2=2Ec,maxmev_{max}^2 = \frac{2 E_{c,max}}{m_e} vmax=2Ec,maxmev_{max} = \sqrt{\frac{2 E_{c,max}}{m_e}}

Soloy ny soatoavina: Ec,max=0,49918×10−19E_{c,max} = 0,49918 \times 10^{-19} J, me=9,1×10−31m_e = 9,1 \times 10^{-31} kg.

vmax=2×(0,49918×10−19 J)9,1×10−31 kgv_{max} = \sqrt{\frac{2 \times (0,49918 \times 10^{-19} \text{ J})}{9,1 \times 10^{-31} \text{ kg}}} vmax=0,99836×10−199,1×10−31=0,109709...×1012v_{max} = \sqrt{\frac{0,99836 \times 10^{-19}}{9,1 \times 10^{-31}}} = \sqrt{0,109709... \times 10^{12}} vmax=10,9709...×1010≈3,312×105 m/sv_{max} = \sqrt{10,9709... \times 10^{10}} \approx 3,312 \times 10^5 \text{ m/s}

Fehiny: Ny vitesse maximale an'ny électron éjecté dia vmax≈3,31×105 m/s\boxed{v_{max} \approx 3,31 \times 10^5 \text{ m/s}}.

POUR A2 SEULEMENT

5) Après avoir donné la définition du potentiel d'arrêt, calculer sa valeur.

Définition du potentiel d'arrêt (UaU_a): Ny potentiel d'arrêt dia ny différence de potentiel minimale (na tension) izay tsy maintsy ampiharina eo anelanelan'ny cathode sy ny anode mba hampijanona tanteraka ny électrons rehetra mivoaka avy amin'ny cathode, na dia ireo manana énergie cinétique maximale aza. Izany dia mitranga rehefa ny énergie cinétique maximale an'ny électrons dia voafetra tanteraka amin'ny alalan'ny asa an'ny hery électrique.

Principe physique: Ny asa an'ny hery électrique ilaina mba hampijanona ny électron dia Warre^t=eUaW_{arrêt} = e U_a. Io asa io dia tsy maintsy mitovy amin'ny énergie cinétique maximale an'ny électron.

Ec,max=eUaE_{c,max} = e U_a Ua=Ec,maxeU_a = \frac{E_{c,max}}{e}

Dingana 1: Kajiana ny potentiel d'arrêt UaU_a.
Soloy ny soatoavina: Ec,max=0,49918×10−19E_{c,max} = 0,49918 \times 10^{-19} J, e=1,6×10−19e = 1,6 \times 10^{-19} C (raha ny valeur absolue an'ny charge no ampiasaina).

Ua=0,49918×10−19 J1,6×10−19 CU_a = \frac{0,49918 \times 10^{-19} \text{ J}}{1,6 \times 10^{-19} \text{ C}} Ua=0,499181,6=0,3119875 VU_a = \frac{0,49918}{1,6} = 0,3119875 \text{ V}

Fehiny: Ny valeur an'ny potentiel d'arrêt dia Ua≈0,312 V\boxed{U_a \approx 0,312 \text{ V}}.


EXERCICE I (SESSION 2015)

Données:

  • Longueur de la corde: L=3L = 3 m
  • Masse de la corde: m=90m = 90 g =0,090= 0,090 kg
  • Force de tension: F=0,75F = 0,75 N
  • Graphique de l'élongation yA(t)y_A(t) au point A.

1) a) Définir une vibration sinusoïdale transversale.

Définition: Ny vibration sinusoïdale transversale dia mouvement oscillatoire izay ny direction an'ny oscillation an'ny point tsirairay amin'ny milieu dia mifanitsy (perpendiculaire) amin'ny direction an'ny propagation an'ny onja. Ny fiovan'ny élongation amin'ny fotoana dia manaraka fonction sinusoïdale.

1) b) Calculer la célérité de propagation des ondes le long de la corde.

Principe physique: Ny célérité an'ny onja amin'ny corde tendue dia omena amin'ny alalan'ny formule de Young: V=FμV = \sqrt{\frac{F}{\mu}}, izay FF no tension an'ny corde ary μ\mu no masse linéique an'ny corde.

Dingana 1: Kajiana ny masse linéique μ\mu.

μ=mL\mu = \frac{m}{L}

Soloy ny soatoavina: m=0,090m = 0,090 kg, L=3L = 3 m.

μ=0,090 kg3 m=0,03 kg/m\mu = \frac{0,090 \text{ kg}}{3 \text{ m}} = 0,03 \text{ kg/m}

Dingana 2: Kajiana ny célérité VV.

V=FμV = \sqrt{\frac{F}{\mu}}

Soloy ny soatoavina: F=0,75F = 0,75 N, μ=0,03\mu = 0,03 kg/m.

V=0,75 N0,03 kg/m=25 m2/s2=5 m/sV = \sqrt{\frac{0,75 \text{ N}}{0,03 \text{ kg/m}}} = \sqrt{25 \text{ m}^2/\text{s}^2} = 5 \text{ m/s}

Fehiny: Ny célérité de propagation des ondes dia V=5 m/s\boxed{V = 5 \text{ m/s}}.

2) a) Déduire de cette courbe les valeurs de la période T et de la fréquence N du mouvement de A.

Dingana 1: Kajiana ny période TT avy amin'ny graphique.
Ny période TT dia ny fotoana ilaina mba hanaovana oscillation feno iray. Amin'ny graphique, hita fa ny onja iray feno dia manomboka amin'ny t=0t=0 ary mifarana amin'ny t=0,02t=0,02 s.
Fehiny: Noho izany, ny période dia T=0,02 s\boxed{T = 0,02 \text{ s}}.

Dingana 2: Kajiana ny fréquence NN.
Formule: Ny fréquence NN dia ny inverse an'ny période TT: N=1TN = \frac{1}{T}.

N=10,02 s=50 HzN = \frac{1}{0,02 \text{ s}} = 50 \text{ Hz}

Fehiny: Ny fréquence dia N=50 Hz\boxed{N = 50 \text{ Hz}}.

2) b) Ecrire l'équation horaire du mouvement de A.

Principe physique: Ny équation horaire an'ny mouvement sinusoïdal dia amin'ny endrika yA(t)=Asin⁡(ωt+ϕ)y_A(t) = A \sin(\omega t + \phi).
Dingana 1: Fantarina ny amplitude AA.
Avy amin'ny graphique, ny amplitude maximale dia 3×10−33 \times 10^{-3} m.

A=3×10−3 mA = 3 \times 10^{-3} \text{ m}

Dingana 2: Kajiana ny pulsation angulaire ω\omega.

ω=2πN\omega = 2 \pi N ω=2π(50 Hz)=100π rad/s\omega = 2 \pi (50 \text{ Hz}) = 100 \pi \text{ rad/s}

Dingana 3: Fantarina ny phase à l'origine ϕ\phi.
Amin'ny t=0t=0, ny yA(0)=0y_A(0) = 0.

yA(0)=Asin⁡(ϕ)=0y_A(0) = A \sin(\phi) = 0

Midika izany fa sin⁡(ϕ)=0\sin(\phi) = 0, ka ϕ=kπ\phi = k\pi.
Amin'ny t=0t=0, ny pente (vitesse) dia positif (miakatra ny courbe).

vA(t)=dyAdt=Aωcos⁡(ωt+ϕ)v_A(t) = \frac{dy_A}{dt} = A\omega \cos(\omega t + \phi) vA(0)=Aωcos⁡(ϕ)>0v_A(0) = A\omega \cos(\phi) > 0

Koa satria A>0A > 0 sy ω>0\omega > 0, dia tsy maintsy cos⁡(ϕ)>0\cos(\phi) > 0.
Raha ϕ=kπ\phi = k\pi, dia cos⁡(ϕ)=cos⁡(kπ)=(−1)k\cos(\phi) = \cos(k\pi) = (-1)^k.
Mba hahazoana cos⁡(ϕ)>0\cos(\phi) > 0, dia tsy maintsy kk dia isa pair.
Ny phase à l'origine mahazatra dia ϕ=0\phi = 0.
Fehiny: Noho izany, ny équation horaire an'ny mouvement de A dia yA(t)=3×10−3sin⁡(100πt)\boxed{y_A(t) = 3 \times 10^{-3} \sin(100 \pi t)}.

2) c) Définir et calculer la longueur d'onde λ\lambda.

Définition: Ny longueur d'onde λ\lambda dia ny distance eo anelanelan'ny point roa misesy amin'ny onja izay mihetsika mitovy phase. Izy io koa dia ny halaviran'ny onja iray feno.

Dingana 1: Kajiana ny longueur d'onde λ\lambda.
Formule: Ny fifandraisana eo amin'ny célérité VV, ny fréquence NN ary ny longueur d'onde λ\lambda dia V=λNV = \lambda N.

λ=VN\lambda = \frac{V}{N}

Soloy ny soatoavina: V=5V = 5 m/s, N=50N = 50 Hz.

λ=5 m/s50 Hz=0,1 m\lambda = \frac{5 \text{ m/s}}{50 \text{ Hz}} = 0,1 \text{ m}

Fehiny: Ny longueur d'onde dia λ=0,1 m\boxed{\lambda = 0,1 \text{ m}}.


Was this helpful?

Still stuck on this one?

Ask a follow-up, and the answer starts from this question.

Got a different question?Ask your own question