Banque « Agro - Véto » A – 0306

PHYSIQUE Durée : 3 h 30
L’usage d’une calculatrice est autorisé pour cette épreuve L’usage d’abaques et de tables est interdit pour cette épreuve
Si, au cours de l’épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d’énoncé, il le signale sur sa copie et poursuit sa composition en expliquant les raisons des initiatives qu’il est amené à prendre.

La pression est une grandeur dont le rôle est essentiel dans de nombreux domaines de la physique. On se propose ici d’illustrer quelques effets de cette grandeur dans différents domaines.

Les quatre parties A, B, C, D sont indépendantes
PARTIE A : PIÉZOÉLECTRICITÉ On s’intéresse à un effet remarquable de la pression sur certains cristaux ou céramiques anisotropes, l’effet piézoélectrique, mis en évidence en 1880 par Curie, suivi par Lippmann, lord Kelvin et d’autres scientifiques de la fin du XIXe siècle. La guerre de 1914-1918 vit naître la première application pratique de ce phénomène, le sonar, grâce aux possibilités de création et de détection d’ondes ultrasonores par des cristaux piézoélectriques. L’utilisation de la piézoélectricité est aujourd’hui très répandue, aussi bien dans l’électronique ou la détection fine que dans notre environnement quotidien. Le quartz est le cristal piézoélectrique le plus connu ; il s’agit d’une forme cristallisée de la silice (SiO2). Nous étudierons dans la suite les propriétés d’une lame dont les deux faces utiles, de surface S, sont perpendiculaires à l’axe X (figure 1) ; ces faces sont métallisées, ce qui fait de la lame un dipôle qui pourra être relié à un circuit électrique.

figure 1

1/8

Tournez la page S.V.P.

Données numériques relatives au quartz : surface de la lame S = 1 cm2 constante piézoélectrique α = 2,5.10–12 C.N-1 masse volumique ρ = 2,65.103 kg.m–3 module de Young E 80.109 Pa

Propriétés fondamentales : Effet « direct » : il s’agit de l’apparition de charges électriques, et donc d’une tension, entre les