Correction du devoir commun de sciences physiques

Correction du devoir commun de sciences physiques


Exercice 1 : de la nécessité d'utiliser la ceinture de sécurité (13 points)

Partie I : étude du mouvement entre M0 et M7


Description du mouvement

a) Les points étant alignés, le mouvement est rectiligne. Les distances
parcourues par le point M pendant des durées égales (40 ms) sont
égales donc la vitesse est constante : le mouvement est rectiligne
uniforme. (40,25 = 1 point)
b) M1M3 = 3 cm sur le dessin soit en réalité d = 3 0,5 = 1,5 m (1 point
0,5 si pas d'unité ou unité fausse)
c) La position de M est repérée toutes les 40 ms donc ?t = t3-t1 = 240 ms
= 80 ms (0,5 point 0 si pas d'unité ou unité fausse)
d) v = d/?t = 1,5/(80.10-3) = 18,75 m.s-1 (0,5 point pour la formule +
0,5 point pour le calcul 0 si pas d'unité ou unité fausse)
e) Dans le référentiel de la voiture, le passager est immobile puisqu'il
est assis dans la voiture et donc ne bouge pas par rapport à elle.
Dans le référentiel terrestre, il est en mouvement car la voiture se
déplace par rapport à un objet immobile sur terre. On ne peut donc
parler de mouvement ou d'immobilité sans préciser le référentiel de
l'étude. (1 point)

Bilan de force

a)
i. Cette force est couramment appelée le poids. (0,25 point)
ii. Son intensité est donnée par la relation P = mg = 6010 = 600 N
(0,25 point pour la formule + 0,25 point pour le calcul 0 si pas
d'unité ou unité fausse)
iii. Le vecteur poids est vertical, dirigé vers le bas, appliqué au
point G. En choisissant l'échelle 1 cm représente 200 N ce vecteur
force sera représenté par un vecteur de longueur 3 cm à partir du
point G. (0,25 point pour la direction + 0,25 point pour le sens +
0,25 pour le point d'application + 0,5 point pour la norme du
vecteur avec l'échelle)
b)
i. « Dans le référentiel terrestre, tout corps persévère dans son état de
repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les forces qui s'exercent
sur lui se compensent, et réciproquement. » (1 point)
ii. Ici, le passager est soumis à deux forces : son poids et la force
exercée par le siège. Le passager ayant un mouvement rectiligne uniforme
dans le référentiel terrestre, d'après le principe d'inertie, ces deux
forces se compensent. Les deux forces ayant la même direction, elles ont
la même valeur d'où F = P = 600 N raisonnement (0,5 point pour le
raisonnement + 0,25 point justification + 0,25 pour la valeur de F)
iii. Cette force est verticale vers le haut, appliquée au point A et est
représentée par un vecteur de longueur 3 cm. (0,5 point)


Partie II : étude du mouvement après M7


Vitesse de la voiture par rapport à la route

Les points représentant la position du point M sont de plus en plus
rapprochés alors que la durée écoulée entre deux repérages reste identique
donc la vitesse diminue. (1 point)

Mouvement du passager

a) Le passager est toujours soumis à des forces qui se compensent donc,
d'après le principe d'inertie, il a un mouvement rectiligne uniforme
par rapport à la route. (1 point)
b) Le passager continue d'avancer à la même vitesse par rapport à la
route (cf. réponse précédente) alors que la vitesse de la voiture
diminue par rapport à la route (la voiture ralentit). Donc le passager
avance plus vite que la voiture (par rapport à la route) et est
projeté vers l'avant de la voiture : d'où la nécessité de la ceinture
de sécurité pour éviter d'être projeté contre le pare-brise !!! (1
point 0 si non justifié ; -0,5 si on ne précise pas les référentiels)

Partie III : étude globale du mouvement

D'après les études précédentes, la vitesse de la voiture est dans un
premier temps constante puis diminue jusqu'à être nulle : cette évolution
correspond au graphe 2.
La distance parcourue augmente puis augmente moins vite lorsque la voiture
freine puis reste constante lorsque la voiture est arrêtée : cette
évolution correspond au graphe3. (0,5 point + 0,5 point 0 si non justifié)



Exercice 2 : le spectre du Soleil (7 points)

1- On observe un fond coloré sur lequel apparaissent quelques raies noires,
il s'agit donc d'un spectre d'absorption de raies. (1 point)
2- La chromosphère du soleil est constituée de gaz à faible pression. Quand
la lumière blanche du soleil traverse ces gaz, certaines radiations son
absorbées. On obtient ainsi un spectre continu dans lequel il manque
quelques raies noires. (1 point)
3- Aucune raie n'apparaît entre 505 et 510 nm, la chromosphère du soleil
n'est donc pas constituée de Nickel dont la longueur d'onde d'émission
est à 508 nm. (1 point)
4- On trace la normale (ou perpendiculaire) à la surface du prisme passant
par le point d'incidente. L'angle i correspondant à l'angle entre le
rayon incident et cette normale. (0,5 point)
5- D'après la loi de Descartes : nair.sin i = nverre.sin r avec nair = 1 et
nverre(violet) = 1,513.
On obtient donc sin r = sin i/nverre = sin 30 / 1,513 = 19,30°. (2 point=
nom de la loi 0,5 + exp littérale 0,5 + calcul 1)
6- rV < rR. Les radiations lumineuses violette et rouge ne sont pas déviées
dan la même direction. Le prisme permet ainsi de séparer toutes les
radiations d'une lumière blanche, c'est un système dispersif. (1,5 point)

Exercice 3 : la mer Morte (14 points)


Partie I : étude de l'élément chlore /3,5

a) (K)2 (L)8 (M)7 (0,5 point)
b) Il se situe à la troisième ligne (car il a 3 couches électroniques) et
à la septième colonne (car il a 7 électrons sur sa couche externe). (1
point dont 0,5 pour la justification (2 0,25)).
c) Il appartient à la famille des halogènes. (0,5 point)
d) Il a tendance à former l'ion Cl- : en appliquant la règle de l'octet,
l'atome cherche à avoir 8 électrons sur sa couche externe pour être
stable ; il captera donc un électron supplémentaire.(1,5 point dont 1
point pour la justification)

Partie II : préparation d'une solution de chlorure de sodium de
concentration connue /6

a) M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) = 23 + 35,5 = 58,5 g.mol-1. (1 point)
b) n = C V = 3,42 0,2 = 6,84.10-1 mol (1,5 point dont 0,5 pour la
formule, 0,5 pour le calcul et 0,5 pour le résultat avec l'unité)
c) m = n M = 0,684 58,5 = 40,0 g (1,5 point)
d) Il pèse 40,0g de chlorure de sodium dans une capsule avec une balance.
Il verse le sel dans une fiole jaugée de 200mL. Il rince la capsule
avec l'eau distillée et verse cette eau de rinçage dans la fiole afin
de récupérer tous les cristaux de sel. Il remplit au ¾ la fiole jaugée
avec de l'eau distillée. Il l'agite jusqu'à dissolution totale des
cristaux. Il complète alors la fiole jusqu'au trait de jauge avec de
l'eau distillée. Il agite une dernière fois pour homogénéiser la
solution. (2 points)

Partie III : utilisation de la courbe /4,5

a) 1,5 point pour la position des points sur le graphique et le tracé à
la règle de la droite d'étalonnage.
b) ? = m/V = 0,13/0,1 = 1,30 kg.L-1 (1 point dont 0,5 pour la formule)
c) lecture graphique : C = 5,1 mol.L-1 (1 point : il faut que le point
apparaisse sur le graphique sinon 0,5 point)
d) Du sel s'est déposé au fond car la solution est saturée en chlorure de
sodium. La concentration en sel a atteint sa valeur maximale car si le
volume du solvant diminue, la concentration augmente (C = n/V) (1
point)

Exercice 4 : de l'alcool au vinaigre (6 points)

1- Les réactifs sont l'éthanol et le dioxygène. Les produits sont l'acide
éthanoïque et le dioxyde de carbone. (1 point : 0,25 point par espèce
chimique)
2- On peut montrer que le vinaigre contient un acide à l'aide de papier pH.
(0,5 point)
3- (1 point)






4- L'éluant employé est un mélange d'hexane et d'ester. (0,5 point) Son
rôle est d'entraîner sur la plaque à chromatographie les espèces
chimiques présentes dans le vinaigre et dans l'acide éthanoïque. (0,5
point)
5- Le révélateur est le vert de bromocrésol qui devient jaune en présence
d'acide. (0,5 point)
6- Dessin du chromatogramme avec deux tâches à la même hauteur. (1 point
dont 0,5 point pour les tâches à la même hauteur + 0,25 ligne de dépôt +
0,25 endroit de chaque dépôt)
7- La tâche provenant du dépôt de vinaigre est à la même hauteur que celle
de l'acide éthanoïque or des espèces chimiques identiques migrent à des
hauteurs identiques sur une même plaque à chromatographie. Le vinaigre
contient donc de l'acide éthanoïque. (1 point dont 0,5 point pour la
justification + 0,5 point pour la conclusion)

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