EXERCICE 1

Les parties I et II sont indépendantes. On prendra g = 9,8 m/s2.

Au cours d’un match de volley-ball, un joueur effectue le service. Le service est réussi si la balle passe au-dessus du filet et tombe à moins de 9 m derrière celui-ci.

  1.          PREMIERE PHASE

Le joueur lance la balle verticalement vers le haut d’un point A situé à une hauteur hA = OA = 1,80 m du sol. La balle atteint le sommet au point B de sa trajectoire tel que hB = OB = 3,10 m. (voir figure).

  1. Déterminer la vitesse VA avec laquelle la balle a été lancée en A.
  2. Etablir l’expression de la vitesse V(t) du centre d’inertie G de la balle dans le repère (O, k(o)).
  3. Déterminer la durée du trajet AB.

         2. DEUXIEME PHASE

Il frappe la balle quand celle-ci est au point B et lui communique une vitesse  V0(o) horizontale.

  1. Etablir les équations horaires x (t) et z (t) du mouvement de G dans le repère (O, i(o), k(o)) (voir feuille annexe).

En déduire l’équation cartésienne de la trajectoire. L’instant où la balle quitte le point B est choisi comme origine des dates.

      2. La balle passe par le point C de coordonnées xC = 9,3 m et zC =2,5 m, situé à la verticale du filet.

2.1.         Exprimer la vitesse V0 en fonction de g, xC, zC et zB=.

2.2.        Représenter sur la courbe en annexe, les vecteurs  v0(o) et  vC(o)  selon une échelle de votre choix.

     3. La balle tombe sur le sol au point D.

3.1.         Calculer l’abscisse xD du point D. on prendra v0 = 26,6 m/s.

3.2.        Le service est-il réussi ? Justifiez votre réponse.

 

 

EXERCICE 2

ETUDE DU CHAMP MAGNETIQUE CREE PAR UN SOLENOIDE LONG

Les deux parties A et B sont indépendantes.

Partie A

Un solénoïde long, parcouru par un courant continu d’intensité I crée un champ magnétique B(o).

  1. Reproduire le schéma du solénoïde ci-dessous et représenter :

1.1.          le sens choisi du courant

1.2.         les lignes de champ et leur sens

1.3.         le champ magnétique à l’intérieur du solénoïde (direction et sens)

 

      2. Compléter le schéma en y indiquant les faces du solénoïde.

Partie B

Pour utiliser ce solénoïde, on se propose de déterminer le nombre de spires qui n’est malheureusement pas indiqué. Pour ce faire, on mesure la valeur du champ magnétique B à l’intérieur du solénoïde en faisant varier l’intensité du courant I qui le traverse.

  1. Faire un schéma annoté du dispositif expérimental
  2. Les résultats des mesures sont consignés dans le tableau suivant :

 

 

2.1.          Tracer la courbe B = f (I)

           Echelle : 1 cm 0,5 A  et  1 cm 0,5 mT

2.2.              Déduire de la courbe que B est proportionnel à I et déterminer le coefficient de proportionnalité k (en unité SI)

2.3.              Donner l’expression de B en fonction de la longueur l du solénoïde, du nombre de spires N, de l’intensité du courant I et de la perméabilité du vide m0.

2.4.         Déterminer le nombre de spires N.

Données : m0 = 4p.10-7 (unité SI) ; l = 40 cm ; section de base : S = 20 cm2.

     3. Donner l’expression de l’inductance de ce solénoïde et calculer sa valeur (prendre N = 200 spires)

EXERCICE 3

On dose 10 mL d’une solution d’acide benzoïque C6H5COOH de concentration CA inconnue par une solution d’hydroxyde de sodium (soude) décimolaire (0,1 mol/L). On note les résultats suivants :

  1. Schématiser et annoter le dispositif expérimental.
  2. Ecrire l’équation-bilan de la réaction de dosage.
  3. Construire la courbe pH = f (VB).

Echelle : 1 cm pour 1 mL ; 1 cm pour 1 unité de pH.

      4.  

4.1.A l’aide de la courbe, déterminer le point d’équivalence E et le point de demi-équivalence E’.

4.2.    En déduire la concentration molaire volumique CA de la solution d’acide benzoïque ainsi que la valeur du pKa du couple A/B.

     5. Pour V = 3 mL de soude versée, faire l’inventaire des espèces et calculer leur concentration molaire volumique. Retrouver la valeur du pKa.

    6. On dispose des indicateurs colorés suivants :

 

6.1.Montrer que ces deux indicateurs colorés conviennent au dosage précédent.

6.2.Lequel est le plus précis ? Justifier votre réponse.

 

EXERCICE 4

On veut établir la carte d’identité (nom, formule semi-développée, fonction chimique) d’un composé D de formule brute C6H12O2. Pour cela, on réalise une série d’expériences :

  1. Le corps D est obtenu par action d’un chlorure d’acyle A sur un alcool B.

a)    Donner la formule et le nom de l’autre corps obtenu au cours de cette réaction.

b)    Donner les caractéristiques de cette réaction chimique.

  1. Le corps D subit ensuite une hydrolyse qui donne deux composés E et F. E est un acide carboxylique contenant en élément oxygène 53,3% de sa masse molaire.

a)    Déterminer la formule semi-développée de E.

b)    Donner le nom de E.

c)    En déduire la formule brute de F.

  1. On obtient un corps G par action de l’ion permanganate en milieu acide sur F. La solution de nitrate d’argent ammoniacal est sans action sur G.

a)    Donner la formule semi-développée, le nom et la famille de F.

b)    En déduire la formule semi-développée et le nom de G.

c)    Ecrire l’équation de la réaction de l’ion permanganate sur le corps F.

d)    Donner la formule semi-développée, la fonction chimique et le nom du composé D.

On donne: M (C) = 12 g/mol; M (H) = 1 g/mol: M (O) = 16 g/mol.