Corrigé de l’épreuve Mines Physique 1 MP 2021
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Rapport de jury du Mines Ponts MP 2021 : Physique 1
FAQ
ean Perrin a réalisé des expériences de sédimentation de particules en suspension dans un fluide, mesurant leur vitesse de descente pour déterminer la constante de Boltzmann et la taille des molécules. Ces travaux ont fourni des preuves expérimentales solides de l’existence des atomes et des molécules, confirmant ainsi les théories atomiques de l’époque.
Dans son expérience, Perrin a observé la vitesse de sédimentation de petites sphères en suspension dans un fluide. En appliquant la loi de Stokes et en mesurant la vitesse terminale des particules, il a pu calculer la constante de Boltzmann à partir de la relation entre la vitesse de sédimentation, la viscosité du fluide, le rayon des particules et la température.
La masse et le rayon d’une naine blanche peuvent être déterminés par plusieurs méthodes :
Observations spectroscopiques : En analysant le spectre de la lumière émise par la naine blanche, on peut déterminer sa composition chimique et estimer sa température de surface.
Courbe de lumière : En observant les variations de luminosité, notamment si la naine blanche fait partie d’un système binaire, on peut déduire des informations sur sa masse.
Relation masse-rayon : La théorie des naines blanches établit une relation entre la masse et le rayon, permettant, avec des mesures précises, de déterminer l’un en fonction de l’autre.
Jean Perrin a dû surmonter plusieurs défis, notamment la mesure précise de vitesses très faibles de particules en suspension, la minimisation des erreurs dues aux fluctuations thermiques et la nécessité de maintenir des conditions expérimentales stables pour obtenir des résultats fiables. Ces défis ont été surmontés grâce à des innovations techniques et à une rigueur expérimentale exceptionnelle.