Février 2012 : Devoir Surveillé (DS) de Physique-chimie de niveau Seconde

M.Douezy

Description

Avec correction. 8-2-12 ondes et molécules
Devoir Surveillé (DS) en Physique (2012) pour Seconde

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Extrait

Interrogation 2° PHYSIQUE-CHIMIE  mercredi8 février 2012 Durée : une heure ; calculatrice autorisée ; deux pages ; l’énoncé est à rendre. M. Douezy

Données:numéros atomiques : 1 H ; 6 C ; 7 N ; 8 O ; 17 Cl.

Exercice1: 1. Les enregistrements suivants correspondent-ils à des signaux périodiques ? 2. Surligner, pour les signaux périodiques, le motif qui se répète périodiquement. 3. Pour chaque signal périodique, déterminer : a. La période. b. La fréquence. c. La valeur maximale et la valeur minimale. 4. Définir les mots période et fréquence.

Exercice2: Un émetteur et un récepteur d’ultrasons, placés dans un même milieu, en regard l’un de l’autre et à une distance d = 20,0 cm, sont reliés à la carte d’acquisition d’un ordinateur. Les graphiques ci-dessous donnent le signal capté par le récepteur lorsqu’une salve ultrasonore a été émise à l’instant t = 0 s. Selon les milieux traversés, on obtient les deux enregistrements des figures a et b ci-dessous.

1. Sans faire de calcul, expliquer, à l’aide des graphiques, dans quel milieu la propagation des ultrasons est la plus rapide. 2. Calculer la vitesse de propagation des ultrasons dans l’air et dans l’eau.

Exercice3: La chauve-souris possède un véritable sonar naturel : elle émet des impulsions sonores, de fréquence pouvant atteindre 100 kHz, qu’elle réceptionne après réflexion sur les obstacles. Une chauve-souris émet une impulsion sonore alors qu’elle se trouve à 2,0 m d’un mur et qu’elle se -1 déplace vers cet obstacle avec une vitesse de 5,0 m.s. 1. Quel type d’ondes sonores une chauve-souris émet-elle ? 2. Si, une fois l’impulsion sonore émise, la chauve-souris continuait son vol en ligne droite horizontalement, au bout de combien de temps atteindrait-elle le mur ? 3. Au bout de quelle durée reçoit-elle un écho ? (La vitesse de l’onde est telle qu’on peut supposer que la chauve-souris n’a quasiment pas avancé entre l’émission et la réception.) 4. Peut-elle éviter le mur sachant que par réflexe naturel son temps de réaction est de 100 ms ?

Exercice4: Voici les extraits des notices de deux médicaments : Médicament A, compriméMédicament B, buvable Composition pour un comprimé:Composition pour 100 mL de solution: paracétamol 500 mg.paracétamol 3 g. Autres composants: croscarmellose sodique,Autres composants: acide malique, sorbitol, povidone K30, acide stéarique.eau purifiée. 1. Quel est le principe actif de ces deux médicaments ? 2. Comment appelle-t-on les composés tels que l’acide stéarique présent dans le médicament A ? 3. Définir les deux termes des questions 1 et 2. 4. La posologie du médicament est généralement de 10 mg par kg toutes les quatre heures. Quelle masse de paracétamol un enfant pesant 30 kg peut-il ingérer toutes les quatre heures ? Le médicament A est-il adapté à l’enfant ?

Exercice5: Dans chacun des cas ci-dessous, indiquer s’il s’agit d’une formule brute, semi-développée ou développée puis remplir le tableau.

Formule brute

Formule semi-dévelo ppée

Formule développée

c

d

e

f

g

Exercice6: Le chloral a été longtemps employé comme soporifique par les médecins anesthésistes. Il a pour formule brute C 2 HCl 3 O. 1. Faire la liste des différents atomes qui interviennent dans la molécule de chloral. 2. Trouver le nombre de liaisons covalentes que chacun doit établir. 3. Sachant qu’il y a une liaison double C=O et que les atomes de chlore sont tous liés au même atome de carbone, placer les liaisons covalentes de façon à ce que chaque atome en établisse le bon nombre.

Exercice7: Les amines sont un groupe de molécules contenant un atome d’azote, très utilisées dans l’industrie chimique. Il existe deux amines isomères ayant la même formule brute C 2 H 7 N. 1. Rappeler le nombre de liaisons covalentes mises en jeu par les atomes de carbone, d’hydrogène et d’azote. 2. La diméthylamine est un des isomères dans lequel l’atome d’azote occupe une position centrale. Donner sa formule développée. 3. Le second isomère a pour nom éthylamine. Quelle est sa formule développée ? 4. Définir l’isomérie.

Interrogation 2° corrigé

Exercice 1 : 1. Les enregistrements a, b et d correspondent à des signaux périodiques. 2. Motif de chaque signal : Signal ab d Motif 3. Période, fréquence et valeurs maximale et minimale pour chaque signal : Signal ab d Période (T)4 s20 s0,6 s Fréquence (f = 1/T)0,25 Hz0,0050 Hz1,7 Hz Valeur maximale2 V1 A1 mV Valeur minimale0 V– 1 A– 0,4 mV 4. Définitions : Période : Durée pendant laquelle le signal se reproduit identique à lui-même. Fréquence : nombre de fois que le signal se reproduit à l’identique en une seconde. C’est l’inverse de la période.

Exercice 2 : 1. On remarque que le signal est reçu plus vite dans l’eau (t eau = 131 μs) que dans l’air (t air = 581 μs) donc la propagation des ultrasons est plus rapide dans l’eau que dans l’air. 2. Vitesse de propagation des ultrasons dans l’air et dans l’eau : d0, 200d0, 200 -1 3-1 v1 1v1 1 air %4 .= 344 m.s eau %4 m.s .= 1,53.10 t5,81.10t1, 31.10 air eau

Exercice 3 : 1. La chauve-souris émet des ondes ultrasonores. 2. Durée au bout de laquelle la chauve-souris atteindrait le mur : t = d/v = 2,0 / 5,0 = 0,40 s. 3. Durée au bout de laquelle elle reçoit l’écho : -2 t’ = 2d/v’ = 2 x 2,0 / 340 = 1,2.10s = 12 ms. 4. Elle va pouvoir éviter le mur car la durée de réception de l’écho est plus petite que son temps de réaction.

Exercice 4 : 1. Principe actif de ces deux médicaments : Le principe actif de ces deux médicaments est le paracétamol. 2. Nom des autres composés : Les composés tels que l’acide stéarique présent dans le médicament A se nomment excipients. 3. Définitions : Principe actif : molécule ayant un effet thérapeutique. Excipient : molécule favorisant l’effet thérapeutique. 4. Masse de paracétamol qu’un enfant pesant 30 kg peut ingérer toutes les quatre heures : Un enfant de 30 kg peut ingérer 30 x 10 = 300 mg toutes les quatre heures. Le médicament A, contenant 500 mg de paracétamol n’est donc pas adapté à cet enfant.

Exercice 5 : Molécule ab cd e f g formule formuleformule formule formuleformule formule Représentation semi-dévelsemi-dével semi-dével développée brutedéveloppée brute oppée oppéeoppée

a bc de Formule C 3 H 8 C 2 H 6 O CH 5 N C 2 H 6 O C 2 H 6 brute Formule semi-dével CH 3 –CH 2 –CH 3 CH 3 –CH 2 –OH CH 3 –NH 2 CH 3 –CH 2 –OH CH 3 –CH 3 oppée

Formule développée

g C 3 H 9 N

Exercice 6 : 1. Liste des différents atomes qui interviennent dans la molécule de chloral : Le carbone C, l’hydrogène H, le chlore Cl et l’oxygène O. 2. Nombre de liaisons covalentes que chacun doit établir : 2 4 6 ; il lui manque 4 électrons pour respecter la règle de l’octet donc il forme 4 liaisons.C : (K) (L) 1 1 ; il lui manque 1 électron pour respecter la règle du duet donc il forme 1 liaison.H : (K) 2 87 17 Cl : (K) (L) (M); il lui manque 1 électron pour respecter la règle de l’octet donc il forme 1 liaison. 2 6 8 O : (K) (L); il lui manque 2 électrons pour respecter la règle de l’octet donc il forme 2 liaisons. 3. Formule déveloée du chloral :

C C

Exercice 7 : 1. Nombre de liaisons covalentes mises en jeu par les atomes de carbone, d’hydrogène et d’azote. Le carbone met en jeu 4 liaisons covalentes, l’hydrogène, une et l’azote, 3. 2. Formule développée de la diméthylamine :

 . 3. Formule développée de l’éthylamine :

4. Définition de l’isomérie : Des molécules isomères ont la même formule brute mais des formules développées (ou semi-développées) différentes.