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Sujets et corrigés du bac de physique-chimie 2026

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Sujet Bac Corrigé - Tissage d'une voile - Asie 2024 Jour 2 - Ex 1 - Corrigé (Physique-chimie)

⛵ Contrôler le tissage d'une voile avec une loupe et un laser : c'est l'exercice 1 du bac 2024 de physique-chimie en Asie (jour 2), sur 11 points.

  • L'œil et la loupe : champ angulaire, pouvoir séparateur et choix de la bonne focale.
  • Les interférences : franges constructives et destructives, interfrange, démonstration de i = λD/b.
  • La mesure : interfrange lu sur un document, incertitude-type sur l'espacement des fils et critère de compatibilité.

Le sujet officiel et le corrigé détaillé sont gratuits en PDF, avec les pièges à éviter à chaque question.

Fiche de cours

Diffraction et interférences — Terminale spécialité physique-chimie

L'essentiel du cours, les formules et les méthodes utiles pour cet exercice, sur une page gratuite.

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Cet exercice mobilise aussi : Lunette astronomique

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Corrigé interactif · 15 questions

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Q1
Exprimer le champ angulaire en fonction de et .
Q2
Évaluer .

Données utiles ; m

Q3
Justifier que l'observateur ne peut pas distinguer l'épaisseur des fils à l'œil nu.

Données utiles rad ; (Q2)

Q4
À l'aide du document 3, montrer que le champ angulaire sous lequel on voit un fil à travers la loupe vérifie .
Q5
En déduire que l'observateur peut distinguer l'épaisseur des fils lorsque .
Q6
Indiquer, en justifiant, la ou les loupes qui permettent de distinguer l'épaisseur des fils.

Données utiles focales : 12,5 cm ; 5,0 cm ; 2,5 cm ; ; rad

Q7
Indiquer, en justifiant, la nature des interférences (constructives ou destructives) aux points A et B du document 5.
Q8
Rappeler la définition de l'interfrange et l'illustrer par un schéma.
Q9
Rappeler la condition sur la différence de chemin optique pour observer des interférences constructives.
Q10
Montrer que la relation liant l'interfrange et l'espacement est .
Q11
Déterminer la valeur de l'interfrange sur le document 6 avec le plus de précision possible, en expliquant la méthode.
Q12
Estimer l'incertitude-type sur cette mesure de l'interfrange, en détaillant le raisonnement.
Q13
En déduire une estimation de la valeur de l'espacement avec son incertitude.

Données utiles m ; m ; nm ; nm ; cm (Q11) ; cm (Q12)

Q14
Discuter la compatibilité de la mesure obtenue en Q13 avec le tissage d'une zone soumise à de faibles contraintes.

Données utiles valeur de référence : ; et (Q13)

Q15
Justifier que la portion de voile du document 7 est prévue pour supporter des contraintes plus fortes que celle étudiée précédemment.

Données utiles m ; nm ; document 7 à la même échelle que le document 6

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Tissage d'une voile de bateau : optique et interférences

Le premier exercice du bac 2024 de physique-chimie en Asie (jour 2) est le plus long de l'épreuve : 11 points sur 20, soit environ 1 h 35 de travail. Le contexte est concret : on veut contrôler le tissage d'une voile, dont les fils ont un diamètre de 10 µm. Une première partie montre que l'œil nu ne peut pas distinguer ces fils et qu'il faut une loupe bien choisie. La seconde utilise la figure d'interférences obtenue en éclairant le tissu avec un laser pour mesurer l'espacement entre les fils, avec son incertitude.

Pouvoir séparateur de l'œil et choix de la loupe (questions 1 à 6)

Les questions 1 et 2 établissent le champ angulaire θa = a/dm, valable en radian grâce à l'approximation des petits angles, puis donnent θa = 4,0 × 10-5 rad. À la question 3, on compare cette valeur au pouvoir séparateur ε = 3,0 × 10-4 rad : écrire les deux nombres avec la même puissance de dix montre que θa est environ 7,5 fois plus petit, donc le fil est perçu comme un point.

La question 4 demande de montrer, sur le schéma de la loupe, que θa' = a/f'. Il faut suivre le rayon issu de B parallèle à l'axe, qui ressort par le foyer image, et travailler dans le triangle OIF'. La question 5 en déduit la condition f' < a/ε, et la question 6 l'applique : a/ε vaut 3,3 cm, donc seule la loupe de focale 2,5 cm convient. Le piège classique consiste à comparer une limite en mètres à des focales en centimètres.

Figure d'interférences et interfrange (questions 7 à 10)

Ces questions de cours rapportent vite. Au point A, au centre d'une frange brillante, les interférences sont constructives ; au point B, au centre d'une frange sombre, elles sont destructives. L'interfrange se définit entre les centres de deux franges consécutives de même nature, et non comme la largeur d'une frange. La condition d'interférences constructives s'écrit δ = kλ avec k entier relatif. La démonstration de i = λD/b suit toujours le même enchaînement : abscisse xk des franges brillantes, puis différence xk+1 - xk.

Mesure, incertitude et compatibilité (questions 11 à 15)

À la question 11, on mesure plusieurs interfranges pour gagner en précision : cinq points repérés délimitent quatre intervalles, et 4i = 6,4 cm donne i = 1,60 cm. Diviser par cinq fausserait le résultat de 20 %. L'incertitude-type sur la lecture, estimée à 1 mm, se divise elle aussi par quatre : u(i) = 0,025 cm.

La question 13 combine tout : b = λD/i = 24,4 µm, et la formule de propagation des incertitudes relatives sur λ, D et i donne u(b) = 0,7 µm après arrondi par excès. À la question 14, le quotient |b - bréf|/u(b) vaut 0,86, bien en dessous de 2 : la mesure est compatible avec une zone de faibles contraintes, où bréf = 25 µm. La question 15, à initiative, s'appuie sur le document 7 : l'interfrange y est deux fois plus grand, donc b' ≈ 12 µm. Le tissage est plus serré, prévu pour des contraintes plus fortes.

Conseils pour réussir cet exercice

Gardez les relations littérales jusqu'au bout et ne remplacez les valeurs qu'à la fin, en vérifiant que chaque rapport compare des grandeurs de même unité. Sur les documents, mesurez toujours le plus grand nombre d'interfranges possible. Enfin, pour une question de compatibilité, rédigez un critère chiffré : un simple « les valeurs sont proches » ne suffit pas.