Physique chimie - année 2000

« BAC PHYSIQUE - CHIMIE 2000 EXERCICE 1 Un mobile autoporteur de masse m = 631 g est abandonné sans vitesse initiale sur une table lisse inclinée d’un angle α par rapport à l’horizontale.

Le mobile glisse selon la ligne de plus grande pente.

On enregistre les positions successives de son centre d’inertie G à différentes dates séparées de τ = 60ms.

Les résultats des mesures sont indiqués dans le tableau ci-dessous : Gn G0 G1 G2 G3 G4 G5 G6 tn(s) 0 τ 2τ 3τ 4τ 5τ 6τ Xn(cm) 0 1,20 2,65 4,30 6,30 8,40 10,80 Vn(m/s) an(m.s-2) 1 1.1 Recopier le tableau et remplir les deux dernières lignes en précisant les relations utilisées pour le calcul de Vn et an. 1.2 Quelle est la nature du mouvement de G ? Justifier la réponse. 2. 2.1 Exprimer la vitesse v du mobile en fonction du temps t et de V0 (vitesse en G0). 2.2 En déduire la vitesse v0 du mobile en G0. 2.3 Peut-on affirmer que le mobile a été abandonné en G0 ? Pourquoi ? 3. 3.1 Exprimer littéralement l’accélération a du palet en fonction de g et α. 3.2 En déduire la valeur approximative de l’angle α. On prendra g = 9,8m.s-2. EXERCICE 2 Un solénoïde de résistance r = 10 Ω a une inductance L = 25.10-3 H.

On l’alimente à l’aide d’un générateur fournissant une tension sinusoïdale de fréquence N = 50 Hz et de valeur efficace 6V. 1. 1.1 Calculer l’intensité efficace traversant la bobine. 1.2 Calculer la différence de phase entre la tension u et l’intensité i du courant dans ce circuit. 1.3 La tension u est-elle en avance ou en retard sur i ? 2.

On réalise un dipôle AB en montant en série la bobine précédente avec un condensateur de capacité C = 1,5 nF .

Ce dipôle est alimenté par un générateur fournissant une tension sinusoïdale de fréquence variable mais de valeur efficace constante et égale 1,5V. On écrira UAB = 1,5 2 cos ωt. 2.1 Donner l’expression de l’impédance du dipôle et celle de la différence de phase entre UAB et l’intensité i du courant traversant le dipôle. 2.2 Faire une application numérique dans le cas où la fréquence vaut N’= 1000Hz.

Préciser le signe de la différence de phase entre UAB et i. Donner l’expression de i(t). 2.3 Pour quelle valeur de la fréquence obtient-on la résonance ? 2.4 Calculer la valeur de l’intensité à la résonance. 1 Physique Chimie BAC 2000 2.5 En déduire la valeur maximale de la tension présente aux bornes du condensateur. EXERCICE 3 Un composé organique A de formule brute CxHyO contient en masse 66,67% de carbone, 11,11% d’hydrogène et 22,22% d’oxygène. 1.

Quelle est sa formule brute ? La chaîne carbonée est saturée, non cyclique et linéaire.

En déduire les formules semi développées possibles et leurs noms. 2.

2.1 Sachant qu’une solution de A donne un test positif avec la 2,4 dinitrophénylhydrazine (2,4DNPH) et réagit avec une solution de dichromate de potassium acidifiée, donner la fonction chimique de A. 2.2 Citer deux autres réactifs permettant de préciser la fonction de A après le test à la DNPH. 2.3 Quel produit B, A donne-t-il avec une solution de dichromate de potassium acidifiée ? 3.

On fait réagir B sur du chlorure de thionyle (SOCl2). 3.1 Ecrire l’équation-bilan de la réaction. 3.2 Donner le nom du composé organique C obtenu. 4.

On fait réagir de l’éthanol sur B puis sur C. 4.1 Nommer et écrire les équations des réactions correspondantes.

Préciser leurs caractéristiques respectives. 4.2 Quel est le nom du composé D obtenu dans les deux cas ? EXERCICE 4 Dans cet exercice toutes les expériences sont faites à 25°C. On mesure le pH d’une aqueuse d’acide éthanoïque de concentration Ca = 10-2mol.L-1. 1.

On trouve pH = 3,4. 1.1 Montrer que l’acide éthanoïque (CH3COOH) est un acide faible. 1.2 Ecrire son équation de dissolution dans l’eau. 2.

Dans un volume V1 = 50cm3 de la solution précédente d’acide éthanoïque, on ajoute un volume V2 d’une solution d’hydroxyde de sodium NaOH, de concentration Cb = Ca = 10-2 mol.L-1. Le mélange obtenu constitue une solution S de pH = 4,8. Données : La constante d’acidité de l’acide éthanoïque à 25°C est Ka = 1,58.10-5. 2.1 Ecrire l’équation de la réaction produite dans S. 2.2 De l’expression de la constante d’acidité Ka du couple acide /base présent dans le mélange : D - donner la valeur du rapport : B A de la forme de l’espèce basique sur la forme de l’espèce acide du couple. - conclure. 2.3 A l’aide des résultats ci-dessus, établir une relation entre les volumes V1 et V2 puis calculer V2. 3.

On prépare 100 cm3 de la solution S de pH = 4,8 à partir de V’2 = 80 cm3 d’une solution d’éthanoate de sodium (CH3COONa) de concentration C2 = 10-1 mol.L-1 et d’un volume V’1 d’une solution de chlorure d’hydrogène de Ci inconnue. 3.1 Calculer le volume V’1. 3.2 Déterminer la concentration C1. EXCELLENCE Group 2 BAC PHYSIQUE - CHIMIE 2001 EXERCICE 1 Le plongeur et la balle. Un enfant s’amuse à plonger dans l’eau d’une rivière à partir d’un rocher.

Il veut attraper un ballon flottant sur l’eau au point A. A la date t = 0, l’enfant s’élance du rocher avec une vitesse v0 , de valeur v0 , incliné d’un angle α0 par rapport à l’horizontale. L’angle α0 est toujours le même.

Sa valeur est α0 = r 4 rad.

La vitesse v0 peut varier. On étudie le mouvement du centre d’inertie C du plongeur dans le référentiel terrestre supposé galiléen. On associe à ce référentiel le repère (O, i , j ) , voir schéma. A la date t = 0, le centre d’inertie de l’enfant est en C0 tel que OC0 = 2 m. On prendra g = 9,8m.s-2. 1.

Donner, à l’instant du départ, les coordonnées : 1.1 du vecteur position OC 0 ; 1.2 du vecteur vitesse v0 ; 1.3 du vecteur accélération de la pesanteur g . 2.

Le théorème du centre d’inertie permet d’obtenir les équations horaires donnant la position du centre d’inertie C à chaque instant compris, entre le départ et l’arrivée dans l’eau.

Les frottements contre l’air sont négligés. On admettra les résultats suivants : OC = xi + yi avec x = v0 cos a 0 t 1 y =- 2 gt2 + v0 sin a 0 t + y0 2.1 Etablir l’équation littérale de la trajectoire y = f(x). 2.2 Utiliser les valeurs numériques de l’énoncé pour vérifier que l’équation peut s’écrire : x2 y =- 9, 8 2 + x + 2 . v0 2.3 Déterminer littéralement à l’instant t, pour la position C1 du schéma : 2.3.1 Les coordonnées du vecteur accélération a ; 2.3.2 Les coordonnées du vecteur v . 2.3.3 représenter qualitativement sur un schéma ces vecteurs au point C1 de la trajectoire. 3.

L’enfant souhaite tomber exactement sur le ballon flottant au point A tel que OA = 2 m. Rechercher la valeur de v0 permettant cela. 4.

A quelle distance maximale doit se trouver le ballon pour que l’enfant puisse l’attraper en plongeant, sachant que sa vitesse initiale maximum vaut Vmax = 7 m.s-1 ? 1 Physique Chimie BAC 2001 EXERCICE 2 Dans un circuit électronique, on souhaite insérer un circuit résonant de fréquence propre fo.

Pour le réaliser, on dispose d’une bobine (de résistance r et d’inductance L) et de deux condensateurs ; l’un de capacité C1 = 1 µF, l’autre de capacité inconnue C2. 1.

Etude de la bobine Pour déterminer r et L, on réalise les expériences schématisées ci-contre : 1.1.

Expérience 1. L’ampèremètre indique I=0,15A.

Le voltmètre indique U=6 V a.

Quelle est la nature du courant dans ce circuit ? b.

Reproduire le schéma, représenter la tension U et indiquer le sens du courant d’intensité I. c.

Quelle caractéristique de la bobine cette expérience permet-elle de déterminer ? Calculer sa valeur. 1.2.

Expérience 2. L’ampèremètre indique I = 0,015 A.

Le voltmètre indique U=6V. Le générateur GBF délivre une tension de fréquence f1 = 1000 Hz. 1.2.1.

Quelle est la nature du courant dans le circuit ? 1.2.2.

Quelle caractéristique de la bobine cette expérience permet-elle de déterminer ? Calculer sa valeur. 2.

Etude du condensateur de capacité inconnue Pour déterminer la valeur de la capacité C2, on réalise le circuit suivant (Voir expérience 3) : L’ampèremètre indique I = 0,012 A.

Le voltmètre indique U = 6 V. La fréquence de la tension vaut f2 = 100 Hz. 2.1 Ecrire sans démonstration la relation donnant l’impédance Z en fonction de U et I.

Calculer sa valeur. 2.2 Ecrire sans démonstration la relation donnant l’impédance Z en fonction de r, L, C2 et ω. 2.3 Calculer la valeur de C2. 3.

Etude du circuit résonant On utilise les composants précédents pour réaliser le circuit résonant.

Sa fréquence propre doit être fo =317 Hz. 3.1 Quelle relation y a-t-il entre fo et les caractéristiques des composants.... »