Sciences Physiques

PC D 2002

BACCALAUREAT DE L’ENSEIGNEMENT GENERAL – MADAGASCAR

Série : D -  SESSION 2002

 

Epreuve de : Sciences Physiques

Durée : 3 heures  15 minutes 

 

EXERCICE DE CHIMIE                               (5 pts)

 

Partie I

L’action d’un monoalcool saturé A sur l’acide méthanoïque donne l’ester E de masse molaire

M = 88 g.mol–1.

1.       Déterminer les formules brutes de l’ester E et de l’alcool A.                                                     

2.       Pour identifier l’alcool A, on le fait réagir avec le dichromate de potassium (K2Cr2O7) en milieu acide. On obtient un composé B qui réagit avec la 2,4 DNPH et ne réduit pas la liqueur de Fehling.

a)       Ecrire les formules semi-développées de l’alcool A et de l’ester E.

Ecrire l’équation bilan traduisant la synthèse de l’ester E.                                                       

b)      Ecrire l’équation bilan ionique traduisant l’oxydation ménagée de l’alcool A par le dichromate de potassium en milieu acide.                                                                                                       

Partie II

On prépare une solution aqueuse S en dissolvant dans l’eau distillée une certaine quantité d’acide méthanoïque.

1.       Ecrire l’équation de la réaction entre l’acide méthanoïque et l’eau.                                           

2.       Le pH de la solution S est égal à 2,7 à 25°C. Le pKA du couple HCOOH / HCOO est égal à 3,8.

a)       Calculer le rapport .                                                                                         

b)      En déduire la concentration molaire C0 de la solution S.                                                     

On donne :      log  7,9   0,9  ;  log 2   0,3

                        C = 12 g.mol–1 ;  H = 1 g.mol–1 ;  O = 16 g.mol–1.

 

 

 

EXERCICE DE PHYSIQUE                         (5 pts)

 

I – Physique nucléaire

Le noyau d’Astate  est radioactif de type . La demi-vie radioactive du noyau est T = 7 heures.

1.       a)  Donner la composition du noyau.                                                                                

    b)  Ecrire l’équation traduisant la désintégration radioactive de l’Astate .                         

2.       On considère un échantillon contenant N0 = 4.1021 noyaux radioactifs de l’Astate   à l’instant t = 0s.

a)       Calculer l’activité radioactive de l’échantillon à l’instant t1 = 21 heures.                             

b)      Calculer la masse de l’échantillon restant à l’instant t2 = 14 heures.                                    

On donne : Extrait du tableau de la classification périodique :

83Bi            84Po    85At     86Rn    87Fr

M(At) = 211 g.mol–1 ;        ln 2 = 0,69 ;     Nombre d’Avogadro :  N  = 6,02.1023 mol–1

 

II – Optique Géométrique

Un objet lumineux AB, de hauteur égale à 1 cm, est placé à 3 cm devant une lentille mince L1, de vergence C1= + 50  ( = dioptrie) et de centre optique O1. La lentille est suivie d’une lentille mince L2, de centre optique O2 et de distance focale .

On suppose que les axes optiques des deux lentilles L1 et L2 se coïncident. La distance entre les centres optiques O1 et O2 est O1O2 = 9 cm.

1.   a)  En utilisant la relation de conjugaison d’une lentille mince, déterminer la position de l’image A1B1 donnée de AB par la lentille L1.                                                                                                

b)  Calculer le grandissement 1 de la lentille L1.                                                                           

2.       a)  En utilisant le document A, déterminer graphiquement la position de l’image A2B2 donnée de AB par le système des deux lentilles L1 et L2.                                                                               

   b)  En déduire le rapport   (grandissement du système des deux lentilles L1 et L2). 

 

 

PROBLEME DE PHYSIQUE                                              (10 pts)

N.B. :          - On donne  = 3,14  dans tout le problème.

 

Partie A

             On néglige les frottements et la résistance de l’air. On prendra g = 10 m.s–2.

Une tige T de longueur L = 50 cm, de masse M1 = 96 g, est solidaire d’un tambour cylindrique, d’axe vertical   fixe, de masse négligeable, et de rayon R1 = 5 cm. L’axe   du tambour est perpendiculaire à la tige en son milieu O.

Un fil sans masse et inextensible, ne pouvant glisser ni sur la poulie ni sur le tambour, est enroulé sur le tambour de façon que les spires ne se chevauchent pas. Ce fil passe sur la gorge d’une poulie, d’axe de révolution horizontal et perpendiculaire au plan de la figure. La poulie a une masse M2 = 50 g supposée répartie uniformément sur sa circonférence de rayon R2 = 10 cm.

Pendant le mouvement, on suppose que l’axe de la poulie est fixe, et le brin de fil entre le tambour et la poulie reste horizontale et situé dans le plan de la figure. (voir figure 1, document B)

Un corps de masse m = 64 g est attaché à l’extrémité libre du fil.

1.       Calculer :

a)      le moment d’inertie J1 de la tige par rapport à l’axe  .                                                    

b)      le moment d’inertie J2 de la poulie par rapport à son axe de révolution.                             

2.       A l’instant t = 0 s, on abandonne la masse m sans vitesse initiale.

a)       Vérifier que l’accélération linéaire de la masse m est  a Ä 0,7 ms–2.                                 

b)      En déduire l’accélération angulaire  1 de la tige.                                                                

3.       A l’instant t, la vitesse de la masse  m  est  v = 2 ms–1, calculer :

a)      la distance parcourue par la masse m à cet instant.                                                            

b)      la vitesse angulaire 1 de la tige.                                                                                         

c)      le nombre de tours n1 (comptés à partir de l’instant initial) effectués par la tige à cet instant.   

 

Partie B

1.       On considère une bobine longue comportant N spires circulaires de rayon r = 5cm, réparties sur une longueur   l = 75 cm. Lorsque la bobine est parcourue par un courant constant d’intensité I = 7,5 A, elle produit en son centre un champ magnétique d’intensité B = 0,0314 T.

Calculer le nombre de spires N de la bobine.                                                                                 

2.       Calculer l’inductance L de la bobine précédente lorsqu’elle est parcourue par un courant variable.                                                                                                                                                       

On rappelle que :   avec µ0 = 410–7 (SI).

3.       Entre deux points A et B, on relie en série, un conducteur ohmique de résistance R = 15  une bobine de résistance négligeable et d’inductance L = 0,08 H et un condensateur de capacité C = 3,8 µF. On néglige la résistance des fils de jonction. On applique entre les bornes A et B une tension sinusoïdale de valeur efficace U = 220 V et de fréquence N = 50 Hz (voir figure 2, document B).

a)    Vérifier que l’impédance du circuit entre A et B est Z Ä 813 (valeur approximative de Z).   

b)      En déduire la valeur de l’intensité efficace I du courant dans le circuit.                              

c)       Calculer la tension efficace UAF entre les points A et F.                                                     

                                                                                                                                                                      

 

 


Last modified: Wednesday, 27 January 2016, 8:31 AM
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