Mars 2012 : Devoir Surveillé (DS) de Physique de niveau Seconde

M.Douezy

Description

Avec correction. Ds 9-3-12 gravitation et molécules
Devoir Surveillé (DS) en Physique (2012) pour Seconde

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Informations

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• Langue: Français
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Extrait

Lycée Itec Boisfleury

M.AUGIER, J-F. DOUEZY ; C. CECILLON ; J.MISTRAL ; S.TERREYRE

Exercice 1 :(8 points)

DS n°3

Vendredi 9 Mars 2012

 Durée : 2 h 00 Calculatrice autorisée

1) Le 21 juillet 1969, Neil Armstrong et Buzz Aldrin ont marché sur la Lune. Les deux astronautes ont ramassé 21700 g de roches lunaires et les ont rapportées sur Terre. 1.1. Donner l'expression littérale de la force d'attraction gravitationnelle exercée par la lune sur ces roches. 1.2. Donner les unités des grandeurs physiques intervenant dans la formule dans le système international. 1.3. Calculer la valeur de cette force. 1.4. Représenter la force d'attraction gravitationnelle exercée par la lune sur ces roches on utilisera l'échelle de représentation suivante 1cm↔ 10N.

2) Exprimer puis calculer le poids des roches sur la lune. Vous indiquerez les unités, 3) Comparer les valeurs trouvées précédemment et à l’aide des questions 1.1 et 2 en déduire l’expression littérale de l’intensité de la pesanteur à la surface de la Lune. 4) Les astronautes reviennent avec leurs roches en fusée sur la Terre. Quelle est la force d’attraction de la Terre sur ces roches quand elles sont dans la fusée à 1000 km d’altitude au dessus de la Terre ? 5) Quelle est la masse de ces roches une fois rapportées sur la Terre ? 6) Quel est le poids de ces roches une fois rapportées sur la Terre ? 7) Choisir la bonne réponse en justifiant : Si la Lune avait un rayon trois fois plus grand, la force d'attraction gravitationnelle exercée par la lune sur les roches serait : a. trois plus petite. b. trois fois plus grande.

c. six fois plus grande.

d. neuf fois plus grande.

e. neuf fois plus petite ;

-11 2 -2 -1. -1 3 DonnéesN.m .kg ; g: G = 6,67.10 Terre ; g= 9,81N.kg Lune = 1,6 N . kg , R Lune km= 1,8.10

22 24 M Lune = 7,34.10 kg ; R Terre = 6 380 km ; M Terre = 5,98.10 kg ;

1

Exercice2: (7 points) 1) En donnant la structure électronique des atomes C (Z = 6), H (Z = 1), O (Z = 8), Cl (Z = 17) et N (Z = 7), dénombrer les liaisons de chacun de ces atomes. Justifier.

2)

La valine est l'un des 20 acides aminés naturels les plus communs sur Terre. Voici plusieurs formules développées proposées pour la valine.

Pour chaque formule ci-dessous, dire si elle est correcte ou fausse en justifiant la réponse.

3) 4)

Donner la formule développée de la représentation correcte de la molécule de valine Après avoir rappelé la définition d’une molécule isomère, donner tous les isomères correspondant à la formule C 2 H 4 Cl 2 (2 molécules) puis à la formule C 3 H 8 O (3 molécules).

Exercice 3 :

(2 points)

L’acétone est le principal constituant du dissolvant utilisé pour retirer le vernis à ongles. Elle est également utilisée comme dissolvant pour dissoudre la colle.

1) 2) 3) 4)

Nommer le type de modèle utilisé sur l’image jointe.

A partir de ce modèle, déterminer la formule brute de cette molécule. Donner la formule développée de cette molécule. Écrire sa formule semi-développée.

2

Exercice 4 :(13 points) 1) Dans chacune des molécules ci-dessous, entourer et nommer les groupes caractéristiques. Molécule A Molécule B Molécule C

Molécule D

2) 3) ·

·

· ·

·

Molécule E

Donner en formule semi-développée la molécule E. A l’aide des informations ci-dessous, retrouver le nom de chacune des molécules : Le saccharose est un sucre dont le pouvoir sucrant sert de référence dans l'échelle des produits sucrants. Il contient plusieurs groupes caractéristiques hydroxyle et des groupes étheroxyde. L’aspartame est un édulcorant de synthèse c'est-à-dire que c’est une molécule au goût sucré. Souvent utilisée par les diabétiques. Il possède les groupes caractéristiques ester, amine, amide, et carboxyle. Le mannitol est un édulcorant naturel. Il possède 5 groupes hydroxyle et un groupe etheroxyde. Le D-fructose (ou lévulose) est un ose (sucre simple non-hydrolysable) du groupe des cétoses, que l'on trouve en abondance dans les fruits, le miel et les sécrétions séminales. Il contient des groupes hydroxyle et deux groupes carbonyle.

Le glucose porte les groupes hydroxyle et un groupe carbonyle.

3

Corrigé :

Exercice 1 :(8 points)

1.1. Expression littérale de la force d'attraction gravitationnelle exercée par la lune sur ces roches :

G.M.M Lune Roches F1 2 R Lune 1.2. Unités des grandeurs physiques intervenant dans la formule dans le système international : 2 -2 F en N, G en N.m .kg , M en kg, R en m. 1.3. Calcul de la valeur de cette force : %11 22 6, 67.10´7, 34.10´21, 7 F1 = 33 N. 6 2 (1,8.10 ) 1.4. Représentation de la force d'attraction gravitationnelle exercée par la lune sur ces roches : A l’échelle utilisée, mesure 3,3 cm. F F

2) Expression et calcul du poids des roches sur la lune : -1 P Lune = M Roches .g Lune .= 21,7 x 1,6 = 35 N. P est en N, M est en kg et g est en N.kg 3) Comparaison des valeurs trouvées précédemment et expression littérale de l’intensité de la pesanteur à la surface de la Lune : G.M.M G.M Lune Roches Lune Les deux valeurs sont proches : P Lune = F soit M Roches .g Lune = 2 soit g Lune = 2 . R R LuneLune 4) Force d’attraction de la Terre sur ces roches quand elles sont dans la fusée à 1000 km d’altitude au dessus de la Terre :

%11 24 G.M.M 6, 67.10´5, 98.10´21, 7 Terre Roches F1 1 T 2 3 3 2 = 159 N. (R#h) (6380.10#1000.10 ) Terre 5) Masse de ces roches une fois rapportées sur la Terre : La masse est une grandeur invariante, elle ne dépend pas du lieu. 6) Poids de ces roches une fois rapportées sur la Terre : P Terre = M Roches .g Terre = 21,7 x 9,81 = 213 N. 7) Choisir la bonne réponse en justifiant : Si la Lune avait un rayon trois fois plus grand, la force d'attraction gravitationnelle exercée par la lune sur les roches serait : e. neuf fois plus petite : on divise par 3 au carré soit par 9.

4

Exercice2: (7 points)

1. Nombre de liaisons covalentes que chacun doit établir : 2 4 6 C : (K) (L) ; il lui manque 4 électrons pour respecter la règle de l’octet donc il forme 4 liaisons. 1 1 ; il lui manque 1 électron pour respecter la règle du duet donc il forme 1 liaison.H : (K) 2 6 8 ; il lui manque 2 électrons pour respecter la règle de l’octet donc il forme 2 liaisons.O : (K) (L) 2 8 7 17 ; il lui manque 1 électron pour respecter la règle de l’octet donc il forme 1 liaison.Cl : (K) (L) (M) 2 5 7 N : (K) (L) ; il lui manque 3 électrons pour respecter la règle de l’octet donc il forme 3 liaisons.

2. Les trois formules développées sont fausses :

Dans la molécule A, les carbones n° 2 (3 liaisons) et n° 4 (6 liaisons) ne respectent pas la règle de l’octet. Dans la molécule B, l’hydrogène du carbone n° 1 ne respecte pas la règle du duet (2 liaisons) et les carbones n° 2 (3 liaisons) et n° 4 (5 liaisons) ne respectent pas la règle de l’octet. Dans la molécule C, deux carbones n’ont que 3 liaisons et l’azote a 4 liaisons.

3. Formule développée de la représentation correcte de la molécule de valine :

4. Définition de l’isomérie et isomères de C 2 H 4 Cl 2 (2 molécules) puis de C 3 H 8 O (3 molécules) : Des molécules isomères ont la même formule brute mais pas la même formule développée ou semi-dévelop ée.

Exercice 3 :

1. Type de modèle

(2 points)

2. Formule brute

3. Formule développée

4. Formule semi-développée

5

C’est un modèle moléculaire compact.

Exercice 4 :

C 3 H 6 O

(13 points)

1. Les rou es caractéristi ues :

2. Formule semi-développée la molécule E :

3. Nom de chacune des molécules : ·Le saccharose est la molécule E.

6

· · · ·

L’aspartame est la molécule D.

Le mannitol est la molécule A.

Le D-fructose (ou lévulose) est la molécule B.

Le glucose est la molécule C.

7