Olympiade internationale de physique · Année 2015

Problèmes

Problème 1Une particule de masse $m$ glisse sans frottement depuis le repos sur un plan de longueur $L$ incliné d'un angle $\alpha$ , puis quitte son bord et atteint un sol situé de $H$ plus bas. Avec l'accélération de la pesanteur $g$ , déterminer le temps de glissement, la vitesse au départ et la portée horizontale depuis le bord. Modéliser chaque étape par la loi de conservation ou l’équation du mouvement appropriée; les grandeurs déclarées constantes le restent pendant cette étape. (a) Établir la relation physique qui gouverne chaque étape. (b) Déduire les grandeurs demandées des conditions initiales et des contraintes fournies. (c) Vérifier les signes, les dimensions et le comportement à la limite.Solutions: 1
Problème 2Une mole de gaz parfait monoatomique initialement à $T_0$ se détend à pression constante jusqu'à doubler de volume, puis se refroidit à volume constant jusqu'à $T_0/2$ . Déterminer la température maximale, le travail et la chaleur de chaque étape, ainsi que le travail total. Prendre $C_V=3R/2$ . Modéliser chaque étape par la loi de conservation ou l’équation du mouvement appropriée; les grandeurs déclarées constantes le restent pendant cette étape. (a) Établir la relation physique qui gouverne chaque étape. (b) Déduire les grandeurs demandées des conditions initiales et des contraintes fournies. (c) Vérifier les signes, les dimensions et le comportement à la limite.Solutions: 1
Problème 3Un photon de longueur d'onde $\lambda$ est rétrodiffusé à 180° par un électron libre initialement au repos. Avec la masse électronique $m_e$ , la constante de Planck $h$ et la vitesse de la lumière $c$ , déterminer la longueur d'onde diffusée, l'énergie transférée à l'électron et la condition pour que son énergie cinétique égale l'énergie du photon incident. Modéliser chaque étape par la loi de conservation ou l’équation du mouvement appropriée; les grandeurs déclarées constantes le restent pendant cette étape. (a) Établir la relation physique qui gouverne chaque étape. (b) Déduire les grandeurs demandées des conditions initiales et des contraintes fournies. (c) Vérifier les signes, les dimensions et le comportement à la limite.Solutions: 1