2de 3 DEVOIR SURVEILLE DE PHYSIQUE-CHIMIE N°6
Exercice 1 Navette spatiale
Masse de la Terre : 5,98.1024kg Rayon de la Terre : 6,38.103km Constante de gravitation G=6,67.10-11N.m2.Kg-2 Une navette spatiale tourne autour de la Terre sur une orbite circulaire à une altitude de 250 km. Sa masse est de 1,8 tonne. Son mouvement est uniforme. Elle effectue 1 tour complet en 1h30min.
1- Quel est le référentiel choisi pour l’étude du mouvement de la navette ? Le référentiel géocentrique 2- Cette navette est-elle soumise à une force ? Pourquoi ?
D’après le PI, le mouvement n’est pas rectiligne uniforme donc la navette est soumise à une force.
3- Calculer la valeur de cette force. ( S’aider d’un schéma )
N F
h R
m G M
F
T
navette T
4
2 3 6
24 11
2
10 . 64 , 1
) 10 . 250 10
. 38 , 6 (
1800 10
. 98 , 10 5
67 , 6
) (
≅
+
× ×
⋅
=
+
× ×
=
−
4- Représenter cette force à une échelle que vous préciserez.
5- Quelle est la vitesse de la navette sur son orbite ? La distance parcourue vaut donc d = 2∏ R = 2∏ (RT + h) vitesse = distance / temps
t = 1h30 = 5400 s
1
1 3
6
. 7 , 27771
. 36 , 5400 7714
) 10 . 250 10
. 38 , 6 ( 2 ) (
2
−
−
≈
+ ≈
= × +
= ×
h km
s t m
h
v π R
Tπ
6- Si la gravitation disparaissait brutalement, quel serait le mouvement ultérieur de la navette ? Expliquer, éventuellement avec un schéma.
D’après le PI, la navette n’étant plus soumise à aucune force, elle adopterai un mouvement rectiligne uniforme.
Exercice 2 Satellite
1- Comment s'appelle la trajectoire de S1 ? Une ellipse.
v → S2
S1
L r
2- Si le satellite gravite indéfiniment autour de la Terre c'est parce que :
- il ne subit plus l'attraction de la Terre
- il tombe sans cesse sans jamais rencontrer la Terre - la présence de la Terre l'empêche de continuer en ligne droite -3 En les supposant lancés de la même position L, dire lequel a été lancé avec la plus grande vitesse.
S1 plus rapide { S2 plus rapide { 4- Dessiner les forces subies par les satellites S1 et S2 de la part de la Terre dans les positions représentées.
5- Pour un satellite décrivant une trajectoire circulaire de rayon r à la vitesse v, quand l'altitude (ou r) augmente on constate que :
v diminue { v reste constant { v augmente {
Exercice 3 Y voir clair ( questions 3, 4, 5, 7 à justifier – plusieurs réponses possibles )
1- Une mole d'un corps constitué de molécules c'est …
12 g de ce corps M grammes de ce corps 6,022.1023 molécules 1,67.10-27 kg de ce corps
2- Le nombre d'Avogadro …
s'écrit NA s'écrit n vaut 12,000 000...
vaut 6,022.1023 se mesure en mol–1 est le nombre d'atomes dans 12 g de carbone 12 3- La masse molaire du nitrate de cuivre Cu(NO3)2 avec M(Cu)=63,5 g.mol-1 ; M(N)=14,0 g.mol-1 et M(O)=16,0 g.mol-1 vaut :
243,5 g.mol-1 { 187,5 g.mol-1 { 125,5 g.mol-1 { 251,0 g.mol-1 {
M = M( Cu ) + 2 * M( N ) + 6 * M( O)
Justification :
4- Le cuivre naturel est constitué de 69,1 % de cuivre 63 et de 30,9 % de cuivre 65. Trouver la masse molaire du cuivre naturel.
. 1
618 ,
63 100 65
9 , 63 30
100 1 ,
69 × + × = −
= g mol
M
Justification :
1
,5
1
2 1
5- L'iode a une masse molaire M(I) = 127 g.mol-1. Dans 5,08 g de diiode I2 on trouve une quantité n de diiode de : 4.10–2 mol 2.10–2 mol 20 mmol 0,08 mol
Attention, il s’agissait de diiode.
M mol
n m 2 . 10 2 254
08 ,
5 −
=
=
=
Justification :
6- La formule donnant la quantité de matière n contenue dans un volume V de solution de concentration C est :
n = C
V { n = V
C { n = 1
C.V { n = C.V {
7- Dilution : on prélève V1 = 10 mL d'une solution mère de concentration C1 = 1,0.10-1 mol.L-1 que l'on verse dans une file jaugée de V2 = 50 mL. On complète au trait de jauge avec de l'eau distillée. La solution fille obtenue a une concentration C2 de :
5,0.10–2 mol.L-1 { 2,0.10–2 mol.L-1{ 5,0.10-1 mol.L-1 { 2,0.10-3 mol.L-1 {
1 2 2
1
V V C
C =
donc
1 2
2 1 1
2 = = 2 . 10 − mol . L − V
V C C
Justification :
Exercice 4 Titanic
Un iceberg a un volume V = 5,0 x 10 3 m3. La masse volumique de la glace vaut μ = 910 kg. m –3 1- Déterminer la quantité de matière d’eau contenue dans cet iceberg.
V
= m
μ donc
g kg
V
m = μ = 910 × 5 , 0 . 10
3= 4 , 55 . 10
6= 4 , 55 . 10
9M mol
n m 8
9
10 . 53 , 18 2
10 . 55 ,
4 =
=
=
2- En déduire le nombre de molécules d’eau contenues dans l’iceberg.
10 32
. 53 ,
≈ 1
×
= N n N A
Données :
Masses molaires atomiques (en g/mol) : M(H) = 1,0 ; M(C) = 12,0; M(O) = 16,0 Exercice 5 Concentration
Au laboratoire, on dispose d'une éprouvette graduée de 1 litre et d'une solution de saccharose de concentration molaire c = 0,10 mol/L. On introduit 50 mL de la solution de saccharose dans l'éprouvette graduée.
1- Jusqu'à quelle graduation de l'éprouvette doit-on ajouter de l'eau distillée pour que la concentration de la solution obtenue soit de 2,50.10-2 mol / L ?
C L V
V C 0 , 2
2 1 1
2 = =
On souhaite maintenant réaliser 500mL d'une solution de saccharose de concentration 2,50.10-2 mol / L.
2- Quel volume de la solution initiale faut-il introduire dans l'éprouvette graduée avant de compléter le volume à 500mL avec de l'eau distillée.
