Corrige BAC S Physique Chimie obligatoire

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

Sujets

• Physique
• BAC
• 2016
• corrigé bac

Informations

• Publié par: Studyrama
• Publié le: 22 juin 2016
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• 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.Mouvement relatif d'une source sonore et d'un détecteur

1.1.

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

1.1.2La période temporelle T est inférieure à la période T O du fait du retard du à la propagation.

1.2.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.La vélocimétrie Doppler en médecine

∆ 2.1On sait que v =( v ultrason /ϮcosӨͿ x ;f/f 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 alors f augmente également.

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

3.1A l'aide de l'échelle, on détermine les longueurs d'onde dans les 2 cas.

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

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

3.2OŶ sait Ƌue λ O = c / f o λd'où c = 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.

3.3OŶ 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 Hz.= 8,1x10

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

1.5.Le sacchaƌose a été foƌŵé avec α-(D)-Glucose et leβ-(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.Le rôle de l'acide est d'apporter des ions H qui réagira avec le saccharose pour former le glucose et le fructose.

1.8.Voir annexe

2.Du saccharose au bioéthanol

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

2.2.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) 3.AN : n saccharose =(19,5/100 x 1,25 x 10 /342,0=0,71mol car il y a 19,5% de saccharose de la masse 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 =2,85x 46,0 = 131,2 g

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

3.Et si on roulait tous au biocarburant.

Onsait Ƌue ʌ=ŵ/V doŶc ŵ = ʌ x V.

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

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 kg de saccharose soit 20 000 000 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 : Coucher de soleils sur tatooine

1.Les étoiles Tatoo 1 et Tatto 2

1.1.10 millions de km les séparent, sachant qu'elle ne se touche pas et qu'il faut prendre en compte dans cette distance 2 fois les rayons des étoiles.

1.2.En supposant que les 2 étoiles ont la m^me masse volumique que le Soleil, on peut trouver M tatoo caƌ ʌ=ŵ/V.

3 V = ϰ/ϯ x ʋ x ƌ

9 3 28 3 ANʋ x ;Ϯ x ϭϬ: V = ϰ/ϯ x m3,3 x 10 ) =

Donc M Tatoo = ʌ x V

30 8 3 28 31 AN : M tatoo = (2,0 x 10/;ϰ/ϯ x ʋ x ;7,ϬxϭϬ=4,6 x 10 3,3 x 10 kg) )) x

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4

Ayant une masse volumique identique au Soleil, la masse des étoiles est équivalente à celle du Soleil.

2.Tatooine en orbite

2.1.A un petite distance, les étoiles peuvent être déformées par leur gravitation mutuelle et ne former qu'un d'où le fait que les masses sont ajoutées.

2.2.

 :force attraction gravitationnelle exercée par Tatoo 1-2 sur Tatooine

:vecteur accélération de la planète

2.3.Le mouvement est circulaire donc l'accélération est centripète donc l'accélération est suivant la normale d'où dv/dt = 0 suivant le vecteur tangent. La vitesse est donc constante.

1/2 2.4.T =; Ϯ x ʋ x d Ϳ/ v avec v= ;G x M tatoo / d)

9 -11 34 ç 1/2 ANʋ x ϮϬϬ x ϭϬ: T = ;Ϯ x /200 x10 )x 9,5x10 )/ (6,67.10

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