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Cours à domicile 77 916 55 76
Année Scolaire : 2013-2014
DEVOIR SUVEILLÉ
Classes : Tles D1&2
Durée : 2 H 15min
PHYSIQUE – CHIMIE
EXERCICE 1 :
 Les deux parties sont indépendantes.


Valeur du champ de pesanteur : g = 9,80 m.s
Un palet en acier de masse m = 50g peut se déplacer sans frottement sur un plan incliné d’un angle
 = 28° avec
l’horizontale. Parti du point O, le centre d’inertie G du palet passe au point A avec une vitesse v A acquise grâce à un
propulseur à ressort situé en bas du plan incliné (entre O et A,

le propulseur exerce une force F sur le palet).
En ce point, le palet est libéré avec une vitesse de valeur

vA = 2 m.s
et glisse jusqu’au point B où il arrive avec
t.c
om
une vitesse nulle. Le palet poursuit alors son mouvement en
réalisant une chuteverticale libre dans l’air.
po
in
Partie A: propulsion du palet entre O et A
On filme le mouvement du palet entre O et A, puis on exploite
la vidéo avec un logiciel adapté.
re
La figure ci-dessous, à l’échelle  , représente la position qu’occupe le centre d’inertie G du palet à
ha

ue
ch
im
ie
.s
intervalles de temps réguliers  = 20 ms (points G à G).
1. En exploitant la figure ci-dessus, détermine les valeurs v2
et v4 des vecteur-vitesses aux points G2 et G4.
ys
iq
2. Exprime le vecteur accélération a 3 du palet au point G3 en fonction de v 2 , v4 et de l’intervalle de
ph
temps, puis calcule sa valeur a3.
ht
tp
://
3. Fais le bilan des forces extérieures qui s’appliquent sur le système {palet} et représente-les sur un schéma
clair.
4. Applique la deuxième loi de Newton (théorème du centre d’inertie) et détermine l’expression de l’accélération
centre d’inertie du palet en fonction de F, g, m et .
5. En utilisant la valeur a3 de l’accélération trouvée à la question 2°), calcule F au point G3.
Partie B : chute du palet

On prend maintenant comme origine des temps la date à laquelle G est en B et on travaille dans le repère (B, k ) .
1. Détermine l’expression du vecteur accélération du centre d ‘inertie du palet et de sa coordonnée az dans le

repère (B, k ).
En déduis la nature du mouvement de G.


2. Établis l’expression instantanée vz( t ) du vecteur vitesse v G puis celle de z(t) du vecteur position BG du
centre d’inertie du palet.

3. Détermine la date à laquelle la valeur vG de la vitesse du palet sera égale à 1,96 m.s
le
.
4. Le professeur de physique d’une classe de T D dit à ses élèves : « Vous venez d’étudier la chute du
palet. Pourriez-vous décrire la chute de deux objets, l’un étant beaucoup plus lourd que l’autre, dans un
tube dans lequel on a préalablement fait le vide ? ». L’un des élèves répond :
« L’objet lourd tombera plus vite que l’objet léger ».
Que penses-tu de cette réponse ?
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EXERCICE 2 :
Les parties I et II sont indépendantes.
Partie I
Deux solénoïdes identiques sont disposés comme l'indique la figure. Leurs axes sont perpendiculaires et se coupent en
O.
1. Les sens de courant dans chaque solénoïde sont représentés sur le
schéma.


Précise le sens des vecteurs champ magnétique B créé par (A) et B
créé par (B) point O (on ne demande pas un schéma).
2. Détermine la direction et le sens d’une aiguille aimantée placée en O


lorsque || B || = || B || = 2,3 mT.
3. Représente chaque vecteur à la même échelle 1 cm pour 1 mT.



Calculer la valeur de Br = B + B .
0,15
Donnée : µ0 = 1.256 .10

0,48
0,67
0,79
1,28
1,64
1,92
0,25
0,36
0,49
0,58
0,92
1,18
1,37
2,22
t.c
I(A)
0,34
1,59
po
in
B(mT) 0,20
om
Partie II
À l’aide d’une sonde à effet Hall et d’un teslamètre, on mesure le champ magnétique à l’intérieur du solénoïde en
fonction de l’intensité. Le solénoïde a un nombre total de 1000 spires.
On obtient les résultats suivants :
SI.
.s
ha
re
1. Construis sur du papier millimétré, le graphe B = f(I). Échelle : 1cm  0,1 A et 1 cm  0,2 mT
2. Quel type de relation est mis en évidence par le graphe qui relie B à I ?
Détermine alors l’équation de la courbe obtenue.
3. Donne la relation reliant B, I, l et N.
ue
ch
im
ie
4. À l’aide de l’équation de la courbe, détermine la longueur l de ce solénoïde.
5. Déterminer le nombre n de spires par mètre de ce solénoïde.
EXERCICE 3 :
+
iq
Toutes les expériences sont réalisées à 25°C. On se propose de déterminer de deux façons différentes la constante
+
+
-
ph
HCOOH/HCOO
ys
d’acidité KA et le pKA du couple NH4/NH3 afin de pouvoir classer les couples C6H5NH3/C6H5NH2, NH4/NH3 et
://
1. Étude d’une solution aqueuse de chlorure d’ammonium
C1 = 6.10
-2
ht
tp
On dispose d’une solution aqueuse de chlorure d’ammonium (NH4Cl) de concentration molaire
mol.L
-1
. Le pH de cette solution est 5,3.
1.1 Calculer les concentrations molaires des différentes espèces chimiques présentes dans cette solution.
+
1.2 Calculer la valeur de la constante d’acidité KA et celle du pKA du couple NH4/NH3.
2. Étude du dosage de la solution d’ammoniac par une solution d’acide chlorhydrique.
À un volume VB = 20mL d’une solution aqueuse d’ammoniac de concentration molaire inconnue CB, on ajoute
progressivement une solution aqueuse d’acide chlorhydrique de concentration molaire CA = 0,1 mol.L
-1
.
Pour chaque volume VA d’acide ajouté, on mesure le pH, et on obtient les résultats suivants :
VA (mL)
0
0,5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
pH
10,90
10,60
10,35
10,05
9,85
9,70
9,50
9,35
9,20
9
8,80
8,40
VA (mL)
10,5
10,85
11
11,05
11,10
11,20
11,5
12
13
14
15
16
pH
8,10
7,45
6,20
5,05
3,70
3,20
2,80
2,50
2,15
2
1,90
1,80
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2.1 Écris l’équation bilan de la réaction acido-basique qui a lieu lors du dosage.
2.2 Trace la courbe pH = f (VA) sur une feuille de papier millimétré.
Échelle : 1cm  1 mL et 1 cm  1 unité de pH.
2.3 Détermine graphiquement :
2.3.1 Les coordonnées du point d’équivalence E ;
2.3.2
+
Le pKA du couple NH4/NH3. En déduire la valeur de sa constante d’acidité KA.
2.4 Calcule la concentration molaire CB de la solution dosée.
2.5 Donne le nom et les propriétés du mélange au cours du dosage pour VA = 6,5 mL.
3. Classification des couples acide/base.
+
+
pKA(HCOOH/HCOO ) = 3,8 ; pKA ( C6H5NH3/C6H5NH2)= 4,6 et pKA(NH4/NH3) = valeur trouvée en 1°) et 2°).
ht
tp
://
ph
ys
iq
ue
ch
im
ie
.s
ha
re
po
in
t.c
om
3.1 Classe les espèces acides de ces couples par ordre d’acidité croissante.
3.2 Compare les forces des espèces basiques de ces couples.
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