Terminale S2 spécialité calculatrice autorisée Page 1 sur 1
Physique et Chimie D.S. n°4
La physique et le violon
d’après bac Nouvelle Calédonie 11/2004
(12 points) 1. L’élève fait vibrer une corde tendue de son violon en la pinçant. Il observe un fuseau.1.1. La direction de la perturbation (verticale) est perpendiculaire à la direction de propagation de l’onde (horizontale) : il s’agit donc d’une onde transversale (1).
1.2. Le point A et le point O constituent des nœuds de vibration. Par conséquent, ils sont séparés d’un nombre entier de demi-longueur d’onde : l = n.
. Lorsque l’on observe un seul fuseau, le mode propre est le fondamental et n = 1 (1).
1.3. La caisse permet d’assurer le couplage avec l’air : il s’agit d’une caisse de résonance (c’est le résonateur), qui permet d’augmenter la surface de contact avec l’air et par conséquent de faire vibrer une plus grande surface d’air, produisant un son plus intense (1).
2. D’après l’énoncé v = F
. Par ailleurs, v =
T = .f = .l.f conséquent F
= .l.f2 F = .l.f2.
A.N. : F = 4(0,550)244020,95.10−3 = 2,2.102 N (2). l’unité SI de est le kg.m–1 soit = 0,95.10–3 kg.m–1 3. Pour jouer une note « la3 » sur la corde « ré3 », l’élève appuie en un point B de celle-ci :
3.1. Le violoniste modifie la longueur de la corde et par conséquent la fréquence du mode fondamental associé (1).
3.2. Lorsque l’élève pose son doigt en B, il modifie la longueur de la corde, mais ne modifie ni sa tension, ni sa masse linéique. Par conséquent la célérité de l’onde reste la même : v = .f = 3.f3 = 4.f4.
Avec 3 = 2.l et 4 = 2.l’. Ainsi : 2.l.f3 = 2.l’.f4 soit l’ = l.f
f. A.N. : l’ = 55,0
= 36,8 cm (1).
4.
4.1. Le spectre n°1 représente un son pur car il n’est constitué que d’une seule fréquence : celle du fondamental.
Le spectre n°2 représente un son complexe car il est constitué de plusieurs fréquences multiples d’une fréquence fondamentale. Le spectre n°1 est donc celui d’un diapason et le spectre n°2 celui de la corde la3 du violon (2).
4.2. Les fréquences manquantes sont :f2 = 2440 = 880 Hz ; f4 = 4440 = 1760 Hz et f6 = 6440 = 2640 Hz (1).
5. I’ = 2.I, donc L’ = 10.log I’
I
= 10.log .I
I = 10.(log 2 +log I
I) = 10.log I
I + 10.log 2 = L + 3 dB.
A.N. : L’ = 70 + 3 = 73 dB (2).
Dosage d’une eau de Javel d’après bac Asie 2003 (8 points)
1. Couple I2(aq) / I–(aq) Réduction du diiode : I2(aq) + 2e– = 2 I–(aq)
Couple S4O6 2–
(aq) / S2O3 2–
(aq) Oxydation du thiosulfate : 2 S2O3 2–
(aq) = S4O6 2–
(aq) + 2e– Soit la réaction de titrage notée réaction (2) : I2(aq) + 2 S2O3
2–
(aq) = S4O6 2–
(aq) + 2 I–(aq) (1) 2. D’après l’équation de la réaction, à l’équivalence : ni(I2) = nES2O32−
= c.VE
. A.N. : ni(I2) = 0,1010,0.10−3
2 = 5,0.10−4 mol (1,5)
3. D’après l’équation 1 de la réaction consommant les ions hypochlorite et formant le diiode, la quantité de matière de diiode formé est égale à la quantité de matière d’ions hypochlorite consommés. Ainsi ni(ClO−(aq)) = 5,0.10−4 mol (1).
4. Dans la solution S : [ClO−(aq)] = ni(ClO−(aq))
V . A.N. : [ClO−(aq)] = 5,0.10−4
10,0.10−3 = 5,0.10−2 mol.L−1 (1).
La solution commerciale est 10 fois plus concentrée par conséquent [ClO−(aq)]Javel = 0,50 mol.L−1 (1).
5.
5.1. D’après l’équation de la réaction de production du dichlore, il est formé autant de dichlore qu’il disparait d’ion hypochlorite. Par conséquent : nformé(Cl2) = [ClO−(aq)]JavelVJavel.
A.N. : nformé(Cl2) = [ClO−(aq)]JavelVJavel = 0,501 = 0,50 mol (1 est considéré comme un nombre exact ) (1).
5.2. V(Cl2) = nformé(Cl2).Vm
A.N. : V(Cl2) = 0,5022,4 = 11 L.
Le degré chlorométrique de l’eau de Javel commerciale utilisée est donc de 11 °chl. Ce résultat est proche du résultat indiqué par le fabricant (à 8 % près) (1,5).
