Juin 2005

UNIVERSITE HENRI POINCARENANCY r,FACUL TE DES SCIENCESSUJET D'EXAMENEpreuve de PhysiqueSession de de JuilletDate xxxHoraire xxxDIPLOME: D.E.U.G SVlDurée du sujet 2 heuresNom du rédacteurDocumentsCalculatricesSouhassou M.non autorisésautoriséesExercice l: RessortUne masse ponctuelle m est suspendue au bout d'un ressort de raideur K. Dans la positiond'équilibre 0, le ressort exerce sur la masse m une force proportionnelle à l'allongement fl.lque le ressort a subit par rapport à sa longueur à vide.1) Quelles sont les forces qui s'exercent sur la masse m ?2) Quelle est l'énergie potentielle du ressort?On écarte la masse m de sa position d'équilibre d'une distance a et puis on la relâche. A uninstant quelconque sa position est en M d'abscisse x comptée par rapport à O.3) Quelle est la résultante des forces agissant sur m ?En appliquant le principe fondamental de la dynamique, déterminer l'équation dumouvement.4) Déterminer la période To, la pulsation COo et la fréquence vo propres d'oscillation.5) Que se passera t-il si on excite de façon régulière cet oscillateur (avec une pulsation co)?6) Quelle est l'énergie totale de la masse m.Exercice 2 : Moment dipolaire de la molécule d'eau:Sachant que l'angle entre les deux liaisons O-H de la molécule d'eau est de 104°, la distanceO-H est de 0,96 Â :a) Quelle est la valeur du moment dipolaire électrique si on considère que les électrons desatomes d'hydrogène sont entièrement transférés à l'atome d'oxygène pour former, avec lesélectrons propres de cet atome, une charge de symétrie sphérique centrée sur son noyau?b) La valeur expérimentale du moment dipolaire électrique de la molécule d'eau est égale à6,13 10- 30 C.m. Quelle est la distance entre le barycentre des charges positives (l'oxygènea 8 protons et l'hydrogène a 1 proton) et celui des charges négatives (8 électrons et 1électron pour l'oxygène et l'hydrogène respectivement)?c) Déterminer l'action d'un champ électrique externe Eosur ce dipôle (forces et moment).