Physique : lumière, électricité, forces et énergie

18 questions de sciences et nature, avec leur réponse et son explication. La réponse reste repliée tant qu'on ne la demande pas : la page se joue.

Trois questions tiennent dans une seule idée : la lumière ne se propage pas à la même vitesse dans l'air, dans l'eau et dans le verre, et elle change de direction chaque fois qu'elle passe de l'un à l'autre. De là viennent l'arc-en-ciel, les cercles lumineux qui entourent parfois le Soleil quand le ciel est voilé de cirrus, et le fait qu'un rayon reste prisonnier d'un fil de verre sur des centaines de kilomètres. L'autre versant relève surtout de la mécanique et de l'électricité — lois du mouvement, force entre deux charges, conservation de l'énergie, entropie, résistance d'un fil, courant produit sans pile. Une expérience parisienne de 1851 s'y glisse, qui a rendu visible ce que personne ne pouvait sentir.

1.Quel est le nom du principe physique fondamental selon lequel l'entropie d'un système isolé ne peut qu'augmenter au cours du temps ?

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Réponse : Le second principe

Le second principe de la thermodynamique stipule que l'entropie totale d'un système isolé ne peut qu'augmenter au cours d'une transformation spontanée, définissant ainsi la direction irréversible du temps et l'impossibilité du mouvement perpétuel de seconde espèce.

2.Quel phénomène optique explique la couleur bleue du ciel par diffusion de la lumière solaire ?

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Réponse : Diffusion Rayleigh

La diffusion Rayleigh, qui affecte préférentiellement les courtes longueurs d'onde (bleu), est responsable de la couleur bleue du ciel. La diffusion Mie, elle, explique la couleur blanche des nuages.

3.Quel phénomène optique se produit lorsque la lumière est guidée dans une fibre de verre ?

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Réponse : La réflexion interne totale

La réflexion interne totale se produit lorsque la lumière frappe l'interface entre deux milieux (comme le verre et l'air) à un angle supérieur à l'angle critique, la piégeant ainsi à l'intérieur de la fibre.

4.Quelle loi de Newton concerne l'action et la réaction ?

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Réponse : La troisième loi

La troisième loi de Newton énonce que tout corps A exerçant une force sur un corps B subit une force d'intensité égale, de même direction mais de sens opposé, exercée par le corps B.

5.Quelle loi décrit la force électrique entre deux charges ponctuelles ?

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Réponse : Loi de Coulomb

La loi de Coulomb, formulée en 1785, établit que la force électrique entre deux charges ponctuelles est proportionnelle au produit de leurs charges et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

6.Quelle loi de la mécanique des fluides relie la pression d'un fluide à sa vitesse le long d'une ligne de courant ?

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Réponse : théorème de Bernoulli

Le théorème de Bernoulli exprime la conservation de l'énergie le long d'une ligne de courant : la somme de la pression, de l'énergie cinétique volumique et de l'énergie potentielle volumique est constante.

7.Comment la résistance électrique d'un fil métallique varie-t-elle avec sa section ?

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Réponse : Elle diminue

La résistance d'un fil métallique est inversement proportionnelle à sa section : un fil plus épais offre un passage plus large aux électrons, donc une résistance plus faible.

8.Quel point d'un solide est le point d'application de la résultante des forces de gravité qui s'exercent sur lui ?

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Réponse : centre de gravité

Le centre de gravité est le point d'application de la résultante des forces de gravité ; pour un champ uniforme, il coïncide avec le centre de masse.

9.Quel phénomène optique atmosphérique est causé par la réfraction de la lumière dans les cristaux de glace ?

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Réponse : Un halo solaire

Un halo solaire se forme lorsque la lumière du soleil est réfractée et réfléchie par des millions de cristaux de glace hexagonaux présents dans les cirrostratus, des nuages de haute altitude.

10.Quel est le nom du phénomène physique qui permet à un courant électrique de circuler dans un matériau sans résistance ?

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Réponse : La supraconductivité

La supraconductivité, découverte par Heike Kamerlingh Onnes en 1911, est un état quantique caractérisé par une résistance électrique nulle et l'expulsion du champ magnétique (effet Meissner).

11.Quel phénomène décrit le changement de fréquence d'une onde perçue par un observateur en mouvement ?

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Réponse : L'effet Doppler

L'effet Doppler explique notamment le changement de hauteur du son d'une sirène d'ambulance qui passe et le décalage vers le rouge de la lumière des galaxies lointaines.

12.Quel type de miroir a une surface courbe vers l'intérieur ?

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Réponse : Un miroir concave

Un miroir concave a une surface réfléchissante incurvée vers l'intérieur. Il peut faire converger la lumière et former des images réelles ou virtuelles selon la position de l'objet.

13.Quelle expérience de 1851 a mis en évidence la rotation de la Terre sur elle-même ?

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Réponse : Pendule de Foucault

Le pendule de Foucault, installé au Panthéon en 1851, a montré que le plan d'oscillation d'un pendule tourne lentement, preuve directe de la rotation terrestre.

14.Quel effet permet la production de courant dans un circuit sans pile ?

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Réponse : Induction électromagnétique

Découverte par Faraday en 1831, l'induction électromagnétique produit un courant dans un circuit fermé lorsqu'il est soumis à une variation de flux magnétique.

15.Quel phénomène optique, créé par la réfraction de la lumière dans les gouttes d'eau, produit un arc-en-ciel ?

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Réponse : La dispersion

La dispersion est la séparation de la lumière blanche en ses différentes couleurs (spectre) due à la variation de l'indice de réfraction en fonction de la longueur d'onde, comme dans un prisme ou une goutte d'eau.

16.Quel phénomène, résultant de la rotation d'un corps céleste, est à l'origine de l'aplatissement observé aux pôles de Jupiter et Saturne ?

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Réponse : L'effet de force centrifuge

La force centrifuge, due à la rotation rapide de la planète, est maximale à l'équateur et compense partiellement la gravité, conduisant à un renflement équatorial et un aplatissement polaire.

17.Quel est le nom du phénomène par lequel une substance passe directement de l'état solide à l'état gazeux ?

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Réponse : La sublimation

Un exemple courant de sublimation est la transformation de la glace carbonique (CO₂ solide) en gaz sans passer par la phase liquide.

18.Dans le cycle de Rankine, quel fluide est le plus couramment vaporisé pour entraîner une turbine dans une centrale thermique à flamme ?

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Réponse : De l'eau

Le cycle de Rankine, qui modélise les centrales thermiques, utilise principalement l'eau comme fluide de travail en raison de son abondance, de son faible coût et de ses bonnes propriétés thermodynamiques.

Ces questions ne sont qu'un aperçu

Le jeu en compte plus de onze mille, réparties en quatorze catégories. On y joue en duel, en Mêlée à cinq, ou seul le long d'un parcours sans fin — et le jeu retient ce qu'on rate pour le reproposer au bon moment.

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