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Olympiade asiatique de physique · Année 2023

Problèmes

  1. Problème 1Un pendule simple est formé d'une petite masse m=0.50m=0.50 kg attachée à un fil léger inextensible de longueur L=1.25L=1.25 m, fixé en haut. Le fil est écarté jusqu'à 60∘60^\circ de la verticale puis lâché sans vitesse initiale. Négliger les frottements et prendre g=10g=10 m/s2^2. (a) Trouver la hauteur de la masse au-dessus du point le plus bas avant le lâcher. (b) Calculer sa vitesse au passage par le point le plus bas. (c) Calculer la tension du fil en ce point. (d) Trouver l'angle à la verticale où l'énergie cinétique égale l'énergie potentielle mesurée depuis le point le plus bas.Solutions: 1
  2. Problème 2Un proton de charge q=+1.60×10−19q=+1.60\times10^{-19} C et de masse m=1.67×10−27m=1.67\times10^{-27} kg se déplace dans un champ magnétique uniforme B=0.50B=0.50 T. Sa vitesse initiale, perpendiculaire à B⃗\vec B, vaut v=2.0×106v=2.0\times10^6 m/s ; négliger la pesanteur. (a) Déterminer l'intensité de la force magnétique et le rayon de l'orbite. (b) Déterminer la pulsation, la fréquence et la période. (c) On accélère le proton jusqu'à quadrupler son énergie cinétique dans le même champ ; trouver la nouvelle vitesse, le nouveau rayon et la nouvelle période.Solutions: 1
  3. Problème 3Une lumière monochromatique de longueur d'onde λ=400\lambda=400 nm éclaire une surface métallique de travail d'extraction W=2.00W=2.00 eV. Utiliser hc=1240hc=1240 eV nm et la charge élémentaire ee. On suppose une intensité suffisante et des photoélectrons émis dans toutes les directions. (a) Calculer l'énergie du photon et l'énergie cinétique maximale des photoélectrons. (b) Trouver le potentiel d'arrêt empêchant tout photoélectron d'atteindre le collecteur. (c) Pour le même métal, calculer la plus grande longueur d'onde produisant encore des photoélectrons. (d) Passer à λ=300\lambda=300 nm et trouver la nouvelle énergie cinétique maximale.Solutions: 1