Corrige Bac Physique Chimie 1998 S

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Exercice : Gare de triage I - DONNEES DU PROBLEME •••• Masse d'un wagon : m • Coefficient de résistance à l'avancement : r • Poids : • Force de frottement : • Réaction normale des rails sur un wagon : •••• Accélération d'un wagon : • Valeur de l'accélération : a II - RESOLUTION LITTERALE I. 1. a. Les courbes r = f(v) sont pratiquement des droites horizontales. Donc dans le domaine étudié le coefficient r ne dépend pas de la vitesse du wagon. b. On trace la droite horizontale qui passe "au mieux" par tous les points du wagon n°4, celle-ci coupe l'axe des ordonnées à la valeur r demandée. 2. a. Dans le référentiel terrestre (galiléen), trois forces agissent sur le wagon : - le poids (vertical, dirigé vers le bas, de valeur P = mg) - la réaction normale (verticale, dirigée vers le haut) - la force de frottement (horizontale ici, dirigée dans le sens opposé au déplacement). Pour faire le schéma : On représente le wagon par un rectangle. Le point d'application de est le centre d'inertie G du wagon, celui de et est le centre de gravité de la surface de contact entre les rails et le rectangle dessiné. Il faut de plus que la longueur du vecteur soit la même que celle du vecteur . b. Dans le référentiel terrestre supposé galiléen, appliquons le théorème du centre d'inertie au wagon : + + = m (1) La trajectoire du wagon est horizontale donc il n'a pas de mouvement selon la verticale : + = Donc l'équation (1) ...

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Exercice : Gare de triage
I - DONNEES DU PROBLEME
Masse d'un wagon : m
Coefficient de résistance à l'avancement : r
Poids :
Force de frottement :
Réaction normale des rails sur un wagon :
Accélération d'un wagon :
Valeur de l'accélération : a
II - RESOLUTION LITTERALE
I.
1.
a. Les courbes r =
f
(v) sont pratiquement des droites horizontales. Donc dans le domaine
étudié le coefficient r ne dépend pas de la vitesse du wagon.
b. On trace la droite horizontale qui passe "au mieux" par tous les points du wagon n°4, celle-
ci coupe l'axe des ordonnées à la valeur r demandée.
2.
a. Dans le référentiel terrestre (galiléen), trois forces agissent sur le wagon :
- le poids
(vertical, dirigé vers le bas, de valeur P = mg)
- la réaction normale
(verticale, dirigée vers le haut)
- la force de frottement
(horizontale ici, dirigée dans le sens opposé au déplacement).
Pour faire le schéma :
On représente le wagon par un rectangle. Le point d'application de
est le centre d'inertie G
du wagon, celui de
et
est le centre de gravité de la surface de contact entre les rails et le
rectangle dessiné. Il faut de plus que la longueur du vecteur
soit la même que celle du
vecteur
.
b. Dans le référentiel terrestre supposé galiléen, appliquons le théorème du centre d'inertie au
wagon :
+
+
= m
(1)
La trajectoire du wagon est horizontale donc il n'a pas de mouvement selon la verticale :
+
=
Donc l'équation (1) devient
= m
On projette cette relation sur un axe horizontal Ox orienté dans le sens du mouvement :
-
mr = ma
x
soit a
x
= -r donc a = r
Mouvement unidirectionnel selon Ox.
Donc a = | a
x
| et v = | v
x
| = v
x
c. r = a =
= | -k | = k
donc r = k
II.
1. Le travail de
est nul sur le trajet de A à D car
est toujours orthogonal au
déplacement.
Travail du poids de A à D : (
constant)
Travail de
de A à D : (
constant )
=
-
mr (AB + BD)
=
-
mr L
2. Dans le référentiel galiléen, appliquons le théorème de l'énergie cinétique au wagon entre A
et D :
m v
D
2
-
m v
A
2
= 0 + mgh
-
mrl
soit v
D
2
-
v
A
2
= 2 g h
-
2 r L
soit v
2
A
= 2 ( r L - g h ) + v
D
2
(2)
3. On demande ici l'application numérique de la formule précédente pour v
D
= 0 m.s
-
1
soit
III.
1. Il n'y a plus de dénivelé donc on enlève "g k" de l'équation (2)
On remplace v
D
par v
E
On remplace v
A
par v
C
On remplace L par L' et on obtient
2. Sachant que
Comme 0,5 < v
E
< 1,5
On trouve
< v
C
<
III - RESULTATS NUMERIQUES
I. 1. b. r = 0,032 N.kg
-
1
II. 3. v
A
= 5,62 m.s
-
1
III. 2. 5,08 < v
C
< 5,28 en m.s
-
1
Exercice : Ion éthanolate
Il s'agit d'une réaction d'oxydo réduction, le sodium joue le rôle de réducteur.
Dans une réaction acide base deux couples redox sont mis en jeu.
Ici un seul couple intervient éthanol / ion éthanolate
Quantités de matière :
sodium : 1/23 = 43,5 mmol
éthanol : 20*0,790 = 15,8 g puis diviser par la masse molaire 46 -->343 mmol
une mole de sodium réagit avec une mole d'éthanol ;
43,5 mmol de sodium réagissent avec 43,5 mmol d'éthanol :
Il se forme
43,5
mmol d'ion éthanolate
343-43,5 =299,5 mmol éthanol en excès.
base : espèce susceptible de gagner un proton H
+
forte : la réaction avec l'eau est totale
C
2
H
5
O
-
+ H
2
O donne C
2
H
5
OH + OH
-
Deux couples acide base sont mis en présence éthanol/ ion éthanolate et eau / ion
hydroxyde : donc réaction acide base
Dosage acide base forts : pH =7 à l'équivalence, indicateur coloré BBT,
Méthode des tangentes si on trace pH=f(v).
la courbe dérivée passe par un maximum à l'équivalence.
H
3
O
+
+HO
-
donne 2 H
2
O
à l'équivalence CaVa = CbVb
10 [S]=0,1*21,4-->[S]=0,214 mol /L ou 42,8 mmol dans 200 mL
En accord, on trouvait 43,5 mmol.
Exercice : Interférences
On observe un phénomène d’interférences lumineuses en tout point d’un écran où se
superposent les 2 faisceaux lumineux issus des 2 sources secondaires S
1
et S
2
.
Ces 2 faisceaux lumineux issus d’une même source ponctuelle S sont cohérents.
Interférences constructives et sur l’écran, on a une raie brillante
.
Si les 2 vibrations qui interfèrent sont en phase, l’amplitude de la vibration est maximale.
Interférences destructives et sur l’écran, on a une raie sombre
.
Si les 2 vibrations qui interfèrent sont en opposition de phase, l’amplitude de la vibration est
nulle.
Pour atteindre le point O, les vibrations lumineuses parcourent la même distance qu'elle
prenne le chemin [1 ] ou le chemin [2 ].
La différence de marche est nulle
.
Les 2 vibrations qui interfèrent en O sont alors en phase :
Frange brillante et interférences constructives.
Analyse dimensionnelle
:
λ
, D, a, d et i sont des longueurs :[L]
(a)
λ
D/a expression possible car [L] [L] [L]
-1
= [L]
(b)
λ
D² expression impossible car [L] [L] [L] = [L]
3
(c) Da /
λ
expression possible car [L] [L] [L]
-1
= [L]
(d)
λ
a/D expression possible car [L] [L] [L]
-1
= [L]
(e)
λ
d/a expression possible car [L] [L] [L]
-1
= [L]
Recherche de la bonne expression de l'interfrange
:
λ
vert
<
λ
rouge
et l'interfrange i diminue: i et
λ
varie donc dans le même sens.
(c) Da /
λ
éliminé.
D augmente, alors l'interfrange i augmente: D et i varie dans le même sens.
(d)
λ
a/D éliminé
La position de S sur l'axe xx' ne modifie pas l'interfrange: i indépendant de d
(e)
λ
d/a éliminé
La distance S
1
S
2
= a et l'interfrange i varie en sens contraire
(a)
λ
D/a expression correcte.
Calcul de l'interfrange
:
λ
= 633 nm = 6,33 10
-7
m
D= 4 m; a = 5 10
-4
m
i = 6,33 10
-7
*4 /5 10
-4
=
5,06 mm
.
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