Concours Medecine 2021 Physique

Une lame vibrante horizontale, fixée à l'extrémité \( S \) d'une corde élastique, génère le long de celle-ci une onde progressive sinusoïdale de célérité \( v \). Le mouvement de \( S \) débute à l'instant \( t_0 = 0 \). Les figures (1) et (2) ci-dessous représentent l'élongation d'un point \( M \) de la corde, situé à une distance \( d \) de \( S \), et l'aspect de la corde à l'instant \( t_1 = 0,16s \). Le front d'onde se trouve à l'instant \( t_1 \) à la distance \( SF = 80 \, cm \) de \( S \).

\[ V_a = 340\, \text{m} \cdot \text{s}^{-1}, \quad \frac{1}{34} = 2.94 \times 10^{-2}, \quad 11 \times 2.27 = 25, \quad 14.92 \times 67 = 10^{3} \]

Les valeurs de la longueur d'onde et de la célérité de propagation de l'onde le long de la corde sont :

A) \( \lambda = 0,40 \, m \) \( v = 0,25 \, ms^{-1} \)

B) \( \lambda = 0,08 \, m \) \( v = 0,80 \, ms^{-1} \)

C) \( \lambda = 0,40 \, m \) \( v = 2,5 \, ms^{-1} \)

D) \( \lambda = 0,40 \, m \) \( v = 5,0 \, ms^{-1} \)

E) \( \lambda = 0,80 \, m \) \( v = 10 \, ms^{-1} \)

La valeur de la distance \( SM \) est :

A) \( d = 0,20 \, m \)

B) \( d = 0,40 \, m \)

C) \( d = 0,60 \, m \)

D) \( d = 0,80 \, m \)

E) \( d = 1,2 \, m \)

L'élongation du point \( M \) de la corde par rapport à la source \( S \) est :

A) \( y_M(t) = y_S(t - 0,04) \)

B) \( y_M(t) = y_S(t - 0,08) \)

C) \( y_M(t) = y_S(t - 0,05) \)

D) \( y_M(t) = y_S(t - 0,8) \)

E) \( y_M(t) = y_S(t - 0,4) \)

Comportement des ondes ultrasonores dans deux milieux différents

Deux sondes \( E_1 \) et \( E_2 \) émettent, au même instant, des ondes ultrasonores de même fréquence respectivement dans l'air et dans l'eau de mer (figure 1). Le capteur \( R_1 \) capte les ondes se propageant dans l'air et le capteur \( R_2 \) capte les ondes se propagant dans l'eau de mer. Soit \( \Delta r \) le retard temporel des ondes reçues par \( R_1 \) par rapport à celles reçues par \( R_2 \), pour une valeur de \( d \). La courbe de la figure (2) représente les variations de \( \Delta r \) en fonction de \( d \). On note \( V_o \) la vitesse de propagation des ultrasons dans l'air et \( V_i \) celle des ultrasons dans l'eau de mer.

Le retard temporel \( \Delta t \) a pour expression :

A) \( \Delta t = d \left( \frac{1}{V_a} - \frac{1}{V_e} \right) \)

B) \( \Delta t = d \left( \frac{1}{V_e} + \frac{1}{V_a} \right) \)

C) \( \Delta t = d \left( V_e - V_a \right) \)

D) \( \Delta t = d \left( V_e + V_a \right) \)

E) \( \Delta t = 2d \left( \frac{1}{V_a} - \frac{1}{V_e} \right) \)

La valeur de la vitesse de propagation des ultrasons dans l'eau de mer est :

A) \( V_e = 670 \, m.s^{-1} \)

B) \( V_e = 1210 \, m.s^{-1} \)

C) \( V_e = 1340 \, m.s^{-1} \)

D) \( V_e = 1492 \, m.s^{-1} \)

E) \( V_e = 1767 \, m.s^{-1} \)

Diffraction de la lumière par une fente

On éclaire une fente de largeur \( a \) par une lumière monochromatique de fréquence \( N \) émise par un laser. La figure de diffraction est observée sur un écran placé à une distance \( D \) de la fente. La largeur de la tache centrale est notée \( L \).

- Avec un laser émettant une lumière verte de fréquence \( N_r = 5,36.10^{14} \, Hz \), on obtient une tache centrale de largeur \( L_r = 8,6 \, mm \).
- Avec un laser émettant une lumière rouge de fréquence \( N_r = 4,74.10^{14} \, Hz \), on obtient une tache centrale de largeur \( L_r \).

Données : \( \tan\theta \approx \theta (rad) \), \( \frac{268}{237} = 1,13 \)

La valeur de la largeur de la tache centrale obtenue avec la lumière rouge est :

A) \( L_r = 10 \, mm \)

B) \( L_r = 9,7 \, mm \)

C) \( L_r = 8,2 \, mm \)

D) \( L_r = 7,7 \, mm \)

E) \( L_r = 6,8 \, mm \)

L'écart angulaire pour la lumière rouge et l'écart angulaire pour la lumière verte sont liés par la relation :

A) \( \theta_r = 1,13 \theta_v \)

B) \( \theta_r = 0,88 \theta_v \)

C) \( \theta_r = 11,3 \theta_v \)

D) \( \theta_r = 1,90 \theta_v \)

E) \( \theta_r = 2,26 \theta_v \)

Radioactivité - Plutonium

Le plutonium \( ^{238}_{94}Pu \) est radioactif \( \alpha \). Un échantillon de plutonium contient à \( t_0 = 0 \), \( N_0 \) noyaux de plutonium \( ^{238}_{94}Pu \). On note \( N_u \) le nombre de noyaux de \( ^{238}_{94}Pu \) désintégrés à l'instant \( t \). La courbe ci-contre représente les variations de \( \left( \frac{dN_u}{dt} \right) \) en fonction de \( N_u \).

Donnée : \( \ln 2 \approx 0.7 \)

Le noyau obtenu par désintégration du plutonium \( ^{238}_{94}Pu \) est :

A) \( ^{234}_{92}U \)

B) \( ^{235}_{92}U \)

C) \( ^{235}_{92}U \)

D) \( ^{238}_{93}Vp \)

E) \( ^{238}_{95}Am \)

La valeur de la constante radioactive du plutonium \( ^{238}_{94}Pu \) est :

A) \( \lambda = 4,0.10^{-10} \, s^{-1} \)

B) \( \lambda = 2,5.10^{-10} \, s^{-1} \)

C) \( \lambda = 3,2.10^{-10} \, s^{-1} \)

D) \( \lambda = 2,5.10^{-11} \, s^{-1} \)

E) \( \lambda = 4,2.10^{-11} \, s^{-1} \)

La valeur du nombre de noyaux de plutonium présents dans l'échantillon à \( t_0 = 0 \) est :

A) \( N_0 = 6,2.10^{18} \)

B) \( N_0 = 2,4.10^{18} \)

C) \( N_0 = 3,0.10^{20} \)

D) \( N_0 = 2,4.10^{20} \)

E) \( N_0 = 6,2.10^{20} \)

La durée nécessaire pour la désintégration de la moitié des noyaux de plutonium \( ^{238}_{94}Pu \) de l'échantillon est :

A) \( 1,2.10^{10} \, s \)

B) \( 5,2.10^{10} \, s \)

C) \( 4,2.10^{10} \, s \)

D) \( 5,5.10^{9} \, s \)

E) \( 2,8.10^{9} \, s \)

Scintigraphie thyroïdienne

Lors d'une scintigraphie thyroïdienne, on injecte à \( t_0 = 0 \), à un patient un échantillon d'iode 123 d'activité 7 MBq. L'iode 123 se répartie à 30% dans la thyroïde et 70% dans le reste de l'organisme. On néglige le temps de fixation des noyaux dans la thyroïde. Soit \( a_0 \) l'activité dans la thyroïde à \( t_0 = 0 \).

Données : \( \ln 2 = 0.69 \), \( e^{-13.8} = 2^{-20} = 10^{-6} \)

L'expression du nombre de noyaux d'iode 123 présent dans la thyroïde à l'instant \( t = t_{1/2} \) est :

A) \( N = \frac{2a_0 t_{1/2}}{\ln 2} \)

B) \( N = \frac{a_0 t_{1/2}}{\ln 2} \)

C) \( N = \frac{a_0 t_{1/2}}{2. \ln 2} \)

D) \( N = \frac{a_0}{2. \ln 2} \)

E) \( N = \frac{t_{1/2}}{2. \ln 2} \)

On considère que l'activité d'un échantillon radioactif devient négligeable (échantillon inactif) après une durée de 20 demi-vie. Après l'injection, la valeur de l'activité de l'échantillon lorsqu'il devient inactif est :

A) \( a = 5,6 \, Bq \)

B) \( a = 1,4 \, Bq \)

C) \( a = 3,4 \, Bq \)

D) \( a = 4,1 \, Bq \)

E) \( a = 2,1 \, Bq \)

Charge et décharge d'un condensateur

On considère le montage de la figure (1). À l'instant \( t_0 = 0 \), on place l'interrupteur \( K \) en position (1). La courbe de la figure (2) représente l'évolution de la tension \( u_C(t) \) aux bornes du condensateur.

Donnée : \( t_0 = 0,5 \, mA \)

La valeur de la capacité est :

A) \( C = 5 \, \mu F \)

B) \( C = 20 \, \mu F \)

C) \( C = 55 \, \mu F \)

D) \( C = 120 \, \mu F \)

E) \( C = 500 \, \mu F \)

orsque le condensateur devient chargé, on place K en position (2), à un instant pris comme nouvelle origine des dates (\( t_{0} = 0 \)).

La courbe de la figure (3) représente l'évolution de \( u_{C}(t) \).

La tension aux bornes du condensateur s'écrit:

\[ u_{C}(t) = A \cdot e^{- \frac{t}{RC}} \] avec A constante.

Les valeurs de \( A \) et \( R \) sont :

A) \( A = 6 \, V \), \( R = 50 \, \Omega \)

B) \( A = 10 \, V \), \( R = 100 \, \Omega \)

C) \( A = 10 \, V \), \( R = 200 \, \Omega \)

D) \( A = 5 \, V \), \( R = 0,5 \, k\Omega \)

E) \( A = 10 \, V \), \( R = 1 \, k\Omega \)

L'intensité du courant électrique à l'instant \( t_0 = 0 \) est :

A) \( i_0 = 320 \, mA \)

B) \( i_0 = -200 \, mA \)

C) \( i_0 = 250 \, mA \)

D) \( i_0 = 200 \, mA \)

E) \( i_0 = -10 \, mA \)

L'énergie électrique emmagasinée dans le condensateur à un instant \( t \) s'exprime par la relation \( \mathcal{E}_t = \frac{1}{2} C u^2_C \). La valeur de \( \mathcal{E}_t \) à l'instant \( t = 0,25 \, s \) est :

A) \( \mathcal{E}_t = 1,2 \, mJ \)

B) \( \mathcal{E}_t = 3,4 \, mJ \)

C) \( \mathcal{E}_t = 5,0 \, mJ \)

D) \( \mathcal{E}_t = 6,8 \, mJ \)

E) \( \mathcal{E}_t = 9,0 \, mJ \)

Réponse de dipôles à un échelon de tension

Le montage de la figure (1) permet de charger en même temps deux condensateurs de capacité \( C_1 \) et \( C_2 \) tel que \( C_1 < C_2 \). Les deux conducteurs chimiques ont la même résistance \( R_1 = R_2 = R \). À l'instant \( t_0 = 0 \), on ferme l'interrupteur \( K \). Un système d'acquisition permet d'enregistrer l'évolution des tensions \( u_{c_1}(t) \) et \( u_{c_2}(t) \) (figure 2).

Les valeurs des constantes de temps \( \tau_1 \) et \( \tau_2 \) des dipôles \( R_iC_1 \) et \( R_jC_2 \) sont :

A) \( \tau_1 = 0,3 \, s \), \( \tau_2 = 1,2 \, s \)

B) \( \tau_1 = 0,3 \, s \), \( \tau_2 = 0,6 \, s \)

C) \( \tau_1 = 0,3 \, s \), \( \tau_2 = 1,5 \, s \)

D) \( \tau_1 = 0,6 \, s \), \( \tau_2 = 1,5 \, s \)

E) \( \tau_1 = 0,9 \, s \), \( \tau_2 = 1,5 \, s \)

Les capacités \( C_1 \) et \( C_2 \) des deux condensateurs sont liées par la relation :

A) \( C_2 = 5C_1 \)

B) \( C_2 = 0,2C_1 \)

C) \( C_2 = 0,5C_1 \)

D) \( C_2 = 1,5C_1 \)

E) \( C_2 = 2,3C_1 \)

À la fin du régime transitoire de la charge du condensateur de capacité \( C_1 \), la tension aux bornes du condensateur de capacité \( C_2 \) est :

A) \( u_{c_2} = 37\% E \)

B) \( u_{c_2} = 63\% E \)

C) \( u_{c_2} = 67\% E \)

D) \( u_{c_2} = 33\% E \)

E) \( u_{c_2} = 57\% E \)

Concours d'accès en 1^ère année de Médecine ou Pharmacie

Propagation d'une onde le long d'une corde

Question 1 :

Question 2 :

Question 3 :

Comportement des ondes ultrasonores dans deux milieux différents

Question 4 :

Question 5 :

Diffraction de la lumière par une fente

Question 6 :

Question 7 :

Radioactivité - Plutonium

Question 8 :

Question 9 :

Question 10 :

Question 11 :

Scintigraphie thyroïdienne

Question 12 :

Question 13 :

Charge et décharge d'un condensateur

Question 14 :

Question 15 :

Question 16 :

Question 17 :

Réponse de dipôles à un échelon de tension

Question 18 :

Question 19 :

Question 20 :

Concours d'accès en 1ère année de Médecine ou Pharmacie

Propagation d'une onde le long d'une corde

Question 1 :

Question 2 :

Question 3 :

Comportement des ondes ultrasonores dans deux milieux différents

Question 4 :

Question 5 :

Diffraction de la lumière par une fente

Question 6 :

Question 7 :

Radioactivité - Plutonium

Question 8 :

Question 9 :

Question 10 :

Question 11 :

Scintigraphie thyroïdienne

Question 12 :

Question 13 :

Charge et décharge d'un condensateur

Question 14 :

Question 15 :

Question 16 :

Question 17 :

Réponse de dipôles à un échelon de tension

Question 18 :

Question 19 :

Question 20 :

Concours d'accès en 1^ère année de Médecine ou Pharmacie