Corrige BAC S physique chimie spécialité 2016

Description

BAC S
PROPOSITION DE CORRIGÉ
1. Mouvement relatif d'une source sonore et d'un détecteur
1.1.
1.1.1 La fréquence fo de ce signal périodique est égal au nombre de « bips sonores » émis par seconde.
1.1.2 La période temporelle T est inférieure à la période TO du fait du retard du à la propagation.

Sujets

• BAC
• 2016
• corrigé bac

Informations

• Publié par: Studyrama
• Publié le: 22 juin 2016
• Nombre de lectures: 27 532
• Langue: Français

Extrait

BaccalauréatS

Session 2016

Épreuve :Physique Chimie

Durée de l’épreuve:3h30

Coefficient :8

PROPOSITION DE CORRIGÉ

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1

Exercice 1 : De l'effet Doppler à ses applications

1.

1.1.

Mouvement relatif d'une source sonore et d'un détecteur

1.1.1La fréquence f o  de ce signal périodique est égal au nombre de « bips sonores » émis par seconde.

1.1.2

1.2.

La période temporelle T est inférieure à la période T O du fait du retard du à la propagation.

En faisant l'inverse de la relation liant les périodes T' et T O , on trouve :

1/T'= (1/T O ) x (1/ (1-(v S /v son ) ))

Par définition de la fréquence, f'=1/T' et f O = 1/T o donc f' = f o x (1/ (1-(v S /v son ) ))

D'où f' = f o x (v son /(v son -v s ))

Or v S <V SON donc v son /(v son -v s ) ets supérieur à 1 donc f' est supérieure à f o .

2.

2.1

La vélocimétrie Doppler en médecine

∆ On sait que v =( v ultrason /2cosӨf/f) x ( E )

3 3 6 -1 -1 -1 D'où v = (1,57x10 /2cos45) x (1,5x 10 /(10x10 )=1,7x10 m.s =16,7cm.s

-1 D'après le graphique donnant la vitesse d'écoulement sanguin , pour 16cm.s , ils pourraient s'agir des arthérioles, capillaires, veinules et veines.

∆ 2.2.Pour les mêmes vaisseaux, v ne change pas donc si on augmente f E augmentealors f également.

3.

3.1

Détermination de la vitesse d'un hélicoptère par effet Doppler.

A l'aide de l'échelle, on détermine les longueurs d'onde dans les 2 cas.

Cas immobile: 5 x λ O = Ϯ,ϭ ŵ d'où λ O =0,4m

Cas en mouvementx λ'= ϭ,7 ŵ d'où λ'=Ϭ,ϯŵ: 5

3.2

OŶ sait Ƌue λ O = c / f o d'où c = λ O x f o avec c la célérité de l'onde sonore.

2 -1 AN : c = 0,4 x 8,1 x 10 =324m.s

-1 La célérité de l'onde sonore est de 324m.s . Sachant que la vitesse du son dans l'air à 20°C est de -1 334m.s , à l'erreur de mesure près nous avons trouvé une valeur qui correspond.

3.3

OŶ sait Ƌue f'= c/λ' avec c la céléƌité de l'oŶde soŶoƌe.

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2

AN : f'=324 / 0,3 = 1080 Hz

2 On trouve bien f' supérieure à f o = 8,1x10 Hz.

L'observateur perçoit un son plus aigu.

3.4.

D 'après l'expression vue dans le 1., on a v = v son x (1-(f o /f'))

2 -1 AN : v = 324 x (1- (8,1x10 /1080)) = 81m.s

-1 La vitesse de l'hélicoptère est de 81m.s .

EXERCICE II : De la betterave sucrière aux carburants

1.

Etude de la structure du saccharose

1.1. Voir annexe

1.2.Les flèches courbes représentent les déplacements de doublet du site donneur vers le site accepteur.

Voir annexe

1.3.D'après le spectre, nous n'observons aucune bande vers 1650-1750 indiquant la présence de la double liaison CO, ce qui confirme la faible proportion de la forme linéaire du glucose.

1.4.

1.5.

Ils ne sont pas stéréoisomères car ils n'ont pas la même formule semi-développée plane.

Le sacchaƌose a été foƌŵé avec α-(D)-Glucose et le β-(D)-Fructofuranose.

1.6.Le saccharose est très soluble dans l'eau car c'est une molécule très polaire qui peut former de nombreuses liaisons hydrogène grâce aux atomes d'oxygène et fonction alcool. Il sera soluble dans les solvants polaires comme l'eau.

+ 1.7.qui réagira avec le saccharose pour former leLe rôle de l'acide est d'apporter des ions H glucose et le fructose.

1.8.

2.

2.1.

2.2.

Voir annexe

Du saccharose au bioéthanol

Formule semi-développée de l'éthanol : CH 3 -CH 2 -OH

Il y a 3 groupes comportant des H.

Le groupe CH 3 possède 3H et a 2H voisins donc ce groupe sera représenté par un triplet (règle du n+1).

Le groupe CH 2 possède 2H et a 3H voisins donc ce groupe sera représenté par un quadruplet.

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3

Le groupe OH possède 1H et n'a pas de H voisin donc ce groupe sera représenté par un singulet.

Le bon spectre est le spectre 2.

2.3.

Calculons la quantité de matière du saccharose : n saccharose = m/M

3 AN : n saccharose /342,0=0,71 mol car il il y a 19,5% de saccharose dans la masse=(19,5/100 x 1,25 x 10 totale.

En supposant que la réaction soit totale, il se formera 4 fois plus d'éthanol que de saccharose donc

n éthanol =4 x n saccharose = 4 x 0,71= 2,85mol

Or m éthanol =n éthanol xM

AN : m éthanol =2,85 x 46,0 = 131,2 g

La masse d'éthanol obtenue est de 131,2g.

3.

Et si on roulait tous au biocarburant.

OŶ sait Ƌue ρ=ŵ/V doŶc ŵ = ρ x V.

3 6 12 AN : m bioéthanol x 3 x 10 = 789 x 10 =2.10 g

12 10 Or dans un betterave de 1,25kg, il y a 131,2g d'éthanol donc pour pour 2 x 10 g cela fait 2 x 10 g de 7 saccharose soit 2.10 tonnes.

7 Le rendement de la culture de betterave est de 74,8 tonnes par hectare donc pour 2x10 tonnes cela 5 fait 2,7 x 10 hectares, ce qui est inférieure à la surface agricole cultivée donc le France pourrait devenir autosuffisante.

EXERCICE III :

Pompage dans le désert du Sahel

1.

OŶ sait Ƌue E = h x c / λ

-34 8 -9 -19 AN : E =6,63x10 x3x10 /(1110 x 10 )=1,8x10 J=1,12eV

Les matériaux utilisables sont les cellules en silicium monocristallin et les cellules en silicium polycristallin.

2.

E = m x g x H

Oƌ ŵ = ρx V

3 3 AN : m = 1,0 x 10 X1 = 1,0x 10 kg

6 8 Donc E = 1,0 x 10 x 9,8 x 50 = 4,9x 10 J

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4

Problème :

–

Calcul de l'énergie reçue :

r = 6,4% d'après le tableau

10 Energie utile = 35 x Energie calculée dans le 2) = 1,71x10 J

Donc Energie reçue = (energie utile x 100) / r

10 15 AN : Energie reçue = (1,71 x 10 x 100) / (6,4/100)= 2,7 x 10 J

Calcul de Preçue :

Pƌeçue = EŶeƌgie ƌeçue / Δt

15 11 Preçue = 2,7x 10 /( 6 x 3600 ) = 1,2 x 10 W

Calcul de Psurfacique :

Etant donné qu'il ne pleut pas en mars, basons nous sur le mois de mars. La puissance surfacique sur -2. -2 les 6h de la journée est de 850 à 940 W.m Ce qui fait en moyenne 895 W.m .

D'où S = Preçu/ Psurf

11 8 2 AN : S = 1,2 x 10 / 895 = 1,3 x 10 m

8 2 Il faut 1,3x 10 m de panneaux solaires.

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5