SCIENCES PHYSIQUES

PHYSIQUE:

EXO 1:

Un solide S de masse m est suspendu à l'extrémité A d'un ressort vertical de masse négligeable de constante de raideur k. Le ressort prend un allongement x₀ à l'équilibre. On mesure cet allongement.

A partir de cette position d'équilibre, on étire le ressort vers le bas puis on le lâche : le solide effectue alors des oscillations de part et d'autre de sa position d'équilibre. Ces oscillations se font avec une amplitude X_m et une période T₀. On déclenche un chronomètre lors du passage du solide par sa position d'équilibre en repérant s'il monte ou s'il descend.

On mesure la durée Dt de 20 oscillations.

On répète l'expérience pour des solides de masse différente. On obtient le tableau de mesures ci-dessous. A partir de Dt on calcule T₀ et T₀².

1. Lorsque le solide est à l'équilibre établir la relation liant x₀, g₀, m et k.
   - Quel est l'intérêt de mesurer 20 oscillations plutôt que la durée d'une seule ?
   - L'amplitude du mouvement ne reste pas constante au cours du temps ; interpréter.
2. On peut établir théoriquement l'expression de sa période propre T₀ =2p ( m/k)^0,5.
   - Proposer une démarche graphique qui permettrait à partir des résultats précédents de déterminer la valeur de k.
   - En utilisant la relation trouvée à la question 1 exprimer T₀ en fonction de x₀ et g₀.
   - Tracer x₀ en fonction de T₀².
   - En utilisant la courbe, déterminer la valeur g₀ du champ de pesanteur.

On prendra p² = 10. 

*Cet exercice est tiré du site www.chimix.com

Exo 2: (Circuit RLC oscillations forcées)

A l'aide d'un générateur basse fréquence et d'un ampèremètre, on trace la courbe de résonance d'un circuit série comprenant une bobine d'inductance L= 1 H et de résistance négligeable, un condensateur de capacité C et une résistance R .

En ordonnée, on a représenté la valeur efficace I_eff du courant et en abscisse sa pulsation w. Le générateur délivre une tension sinusoïdale de valeur efficace 1 V. On obtient la courbe suivante :

1. Représenter le montage expérimental en incorporant tous les éléments.
   - Donner les valeurs de la capacité C et de la résistance R.
2. On remplace dans le montage précédent l'ampèremètre par un oscilloscope à deux voies et à masse unique.
   - Indiquer le branchement des entrées Y₁, Y₂ pour visualiser le déphasage j de u(t) par rapport à i(t).
   - Que vaut j à la résonance ?
3. On fixe la pulsation à w = 1000 rad/s. On double la capacité du condensateur (C₁= 2C). Grâce à l'oscilloscope, on visualise les courbes représentant la tension u(t) aux bornes du générateur et la tension aux bornes de la résistance R.

   

   - Déterminer la sensibilité horizontale de l'oscilloscope en seconde par division sachant que l'on observe trois périodes sur l'écran de l'oscilloscope.
   - Déterminer la sensibilité verticale de l'oscilloscope en Volt par division, sachant qu'elle est identique pour les deux entrées de l'oscilloscope et sachant que l'amplitude de la tension u(t) est de 3 divisions.
   - Donner la valeur du déphasage j de u(t) par rapport à i(t) . (N'oubliez pas le signe de j ).
   - Donner l'intensité efficace du courant.

*Cet exercice est tiré du site www.chimix.com

CHIMIE:

EXO 1: (Cinétique chimique)

On étudie en fonction du temps l'évolution d'un mélange de 100 mL de solution d'acide oxalique de concentration C₁ =0,08 mol/L et de 100 mL de dichromate de potassium de concentration C₂=0,02 mol/L.

Les couples d'oxydo-réduction intervenant dans cette réaction sont : Cr₂O₇^2- / Cr³⁺ ; CO₂ / H₂C₂O₄.

1. Ecrire l'équation bilan de cette réaction ( en faisant apparaître l'ion oxonium H₃O⁺)
2. Les réactifs sont-ils dans les proportions stoéchiomètriques ?
3. La température étant maintenue constante, on suit la concentration des ions Cr³⁺ formés au cours de la réaction :
   Déterminer graphiquement la vitesse de formation des ions Cr³⁺ ( en mol/L/s) à la date 40 s.

   

4. Déterminer par le calcul la valeur limite de la concentration des ions Cr3+ en mol/L.
5. En déduire le temps de demi-réaction ( durée au bout de laquelle la moitié du réactif limitant a disparu)

*Cet exercice est tiré du site www.chimix.com

 Exo 2:

1. On cherche à identifier quatre solutions aqueuses de même concentration C= 0,01 mol/L.
   solution 1 : acide chlorhydrique ; solution 2 : acide méthanoïque ; solution 3 : acide éthanoïque ; solution 4 : acide propanoïque.
   Pour identifier le contenu de chaque flacon on mesure le pH de chaque solution à 25°C.
   Reproduire et compléter le tableau en attribuant son numéro à chaque solution.
    

   flacon	A	B	C	D
   pH	3,5	3,4	2	2,9
   solution

2. A quelle caractéristique de la chaîne carbonée peut-on attribuer la force relative des acides carboxyliques précédents ?
3. Donner la représentation de Lewis de l'ion méthanoate.
4. L'étude pH-métrique de la réaction entre un volume V_B = 20 mL d'une solution de méthanoate de sodium et la solution d'acide chlorhydrique de concentration C= 0,01 mol/L a permis de déterminer les coordonnées du point équivalent V_{A équi}=12 mL et pH_équi= 3,1.
   - Ecrire l'équation bilan de la réaction chimique étudiée.
   - Calculer la constante de la réaction et conclure.
   - Déterminer la concentration molaire volumique de la solution de méthanoate de sodium.
   - Pourquoi la valeur du pH à l'équivalence est-elle inférieure à 7 ?
   - Le pH initial de la solution de méthanoate de sodium est 7,8 à 25°C. Tracer l'allure de la courbe pH= f( V_A) correspondant à l'étude ci-dessus.

Données : acide éthanoïque / ion éthanoate pKa = 4,8 ; acide méthanoïque / ion méthanoate pKa = 3,8 ; acide propanoïque/ ion propanoate pKa = 4,9 masse atomique molaire (g/mol) H=1 ; C=12 ; O=16

*Cet exercice est tiré du site www.chimix.com