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DEVOIR COMMUN PHYSIQUE CHIMIE 1ère S Lundi 16 novembre 2009 – Durée : 3h
CORRECTION
~ PHYSIQUE ~
Exercice 1 : Mouvement d'un objet 6 pts
1.
On a:
1 3
2 2
3 1 2
s . m 6 , 10 0
. 20 2
10 . 4 , v 2
2 L v L
Avec L5L7= 2,4 cm = 2,4.10-2 m
= 20 ms = 20.10-3 s
On a:
1 3
2 6
7 5 6
s . m 6 , 10 0
. 20 2
10 . 4 , v 2
2 L v L
Avec L1L3= 2,4 cm = 2,4.10-2 m
= 20 ms = 20.10-3 s
ATTENTION : les vecteurs ne sont pas à l’échelle mais on peut choisir 1cm 0,1 m.s-1.
L1
Sens du mouvement
L2
L6
v2
v6
2. On a sur un tour complet : 20 positions d’intervalles régulier soit d’intervalle 0,31rad 20
2
soit i i 1 3 15,5rad.s-1
10 . 20 2
31 , 0 2
2
3. On a V=R., vérifions cette relation avec V=0,6 m.s-1 ; =15.5 rad.s-1
2/5 D'où: 3,8.10 m 3,8cm
5 , 15
6 , 0
V 2
.
A la règle, on mesure D=7,5 cm d'où R=7,5/2 = 3,75 cm. Les deux résultats sont donc cohérents et on à donc bien vérifié la relation entre V et .
4. La période étant le temps mis pour parcourir un tour, on a 0,4s 5
, 15
2
T 2
.
5. Le vecteur vitesse de L n'est pas constant car il change sans arrêt de direction même s'il garde la même valeur du début à la fin du mouvement.
Exercice 2 : 9 pts
2. Les deux phases sont:
- M1M8 : mouvement circulaire uniforme (ou mouvement de rotation autour d'un axe fixe) Durant cette phase, le vecteur vitesse n'est pas constant car il change sans arrêt de direction.
- M8M18 : Mouvement rectiligne uniforme.
Durant cette phase, le vecteur vitesse est constant car aucune de ses caractéristiques ne changent.
3.
On a:
1 3
2 5
6 5 4
. 0 , 10 1 . 20 2
10 . 0 , 4
2
s m v
M v M
Avec M4M6= 4,0 cm = 4,0.10-2 m = 20 ms = 20.10-3 s
On a: Avec M14M16= 2,5 cm = 2,5.10-2 m
0
M1 M5
M15
M8
v5
v15
3/5
1 1 3
2 15
16 14 15
s . m 10 . 2 , 10 6
. 20 2
10 . 5 , v 2
2 M v M
= 20 ms = 20.10-3 s
ATTENTION : Les vecteurs de la correction ne sont pas à l'échelle. Sur votre copie, une échelle possible et facile a utiliser est 1 cm 0,2 m.s-1. Ainsi v5mesure 3,1 cm et v15mesure 5 cm.
4.
On a:
5
5 R
v
D’où 5 5 2 26 . 1
10 . 8 , 3
0 ,
1
rad s
R
v
Avec V5= 1,0 m.s-1
R= 3,8 cm = 3,8.10-2 m
Exercice 3 : Etude du mouvement d’un solide : 7 pts
1) On applique la méthode de calcul de vitesse instantanée vi du point A à l’instant ti : On mesure la longueur du segment Ai-1 Ai+1 que l’on divise par la durée 2τ = ti+1 – ti-1 :
vi =
2
1 1 1 1
1
1
i i i i
i
i A A
t t
A A
On trouve alors vA(t2) = 1,0 m.s-1 et vA(t5) = 1,9 m.s-1
Le vecteur vitesse à l’instant ti est parallèle au segment Ai-1Ai+1 et à pour point d’origine le point i.
Le premier vecteur doit faire environ 2,0 cm, le deuxième environ 3,9 cm.
2) On trouve de la même manière : vB(t2) = 2,0 m.s-1 et vB(t5) = 1,3 m.s-1
Le premier vecteur doit faire environ 4,0 cm, le deuxième environ 2,6 cm.
3) Voir schéma :
4) Les diverses positions de G sont alignées. En outre, les distances parcourues par G pendant la durée τ entre les instants ti et ti+1 sont égales. Le vecteur vitesse de G est donc un vecteur constant : le mouvement de G est rectiligne uniforme.
~ CHIMIE ~
Exercice 4 : Solution en perfusion 7 pts
1) On calcule tout d’abord la quantité de matière de chlorure de calcium hexahydraté :
4/5 M mol
n m 1,50.10 2
) 0 , 16 6 00 , 1 12 5 , 35 2 1 , 40 (
28 ,
3
Puis on calcule la concentration de la solution : L
V mol
c n 6,00 10 /
10 250
10 50 ,
1 2
3
2
2) Equation de dissolution : CaCl2, 6 H2O(s) eau Ca2+(aq) + 2 Cl-(aq) + 6 H2O(l) 3) D’après les coefficients stœchiométriques de l’équation, on a :
[Ca2+(aq)]=6.00*10-2 mol/L et [Cl-(aq)]=12.0*10-2 mol/L
4) Lors d’une dilution, nous savons que la quantité de matière reste la même d’où : [X]i*V’=[X]f*V1
Pour les ions calcium :
[Ca2+(aq)]f =
3 -3 -2
1 (aq) i 2
10 . 500
10 . 20,0 10
. 6,00 V
V' ]
[Ca 2,40x10-3 mol/L
Pour les ions chlorure :
[Cl-(aq)]f =
3 -3 -2
1 (aq) i -
10 . 500
20,0.10
* 12,0.10 V
V' ]
[Cl 4,80x10-3 mol/L
Exercice 5 : Molécule d’ammoniac 3 pts
1) On sait que l’hydrogène se situe complètement en haut à gauche du tableau périodique : c’est donc l’élément chimique le moins électronégatif. On en déduit que l’azote est plus électronégatif que l’hydrogène.
2) Comme il y a des atomes avec des électronégativités différentes, il y a des liaisons polarisées et donc la molécule d’ammoniac est polaire.
Exercice 6 : combustion de l’aluminium 9 pts
1) 4 Al(s) + 3 O2(g) 2 Al2O3(s)
2) Quantité de matière initiale d'aluminium : nAl = mAl
MAl = 0 , 27
70 ,
2 = 1,00.10-1mol.
Quantité de matière initiale de dioxygène : nO2 = Vo2 VM =
0 , 24
20 ,
1 = 5,00.10-2 mol.
3)
* car ici la réaction est totale.
Avancement maximal : On résout : 1,00.10-1 - 4x = 0 5,00.10-2 - 3x = 0 On trouve : x = 2,50.10-2 mol x = 1,70.10-2 mol Soit xmax = 1,70.10-2 mol
A la fin de la réaction, il n'y a plus de dioxygène, le dioxygène est donc le réactif limitant de la réaction.
4) Calcul de la masse d'oxyde d'aluminium :
Il s'est formé 3,4.10-2 mol d'oxyde d'aluminium soit mAl2O3 = nAl2O3 MAl2O3
mAl2O3 = 3,40.10-2 (227 + 316) = 3,40.10-2 102 = 3,50 g Etat du système Avancement
(mol) 4 Al(s) + 3 O2(g) 2 Al2O3(s)
Initial 0 1,00.10-1 5,00.10-2 0
Au cours de la transformation
x 1,00.10-1 - 4x 5,00.10-2 - 3x 2x
Final * xfinal=xmax = 1,70.10-2
3,20.10-2 0 3,40.10-2
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Exercice 7 : Mélange de solution 9 pts
A - 1°/ On a Cu(NO3)2 (s) eau Cu2+(aq) + 2 NO3- (aq)
2°/ On sait que n(Cu(NO3)2)=C1xV1=2,50.10-1x50,0.10-3=1,25.10-2 mol On a, d’après l’équation bilan, n(Cu2+)= n(Cu(NO3)2)=1,25.10-2 mol et n(NO3-)=2x n(Cu(NO3)2)= 2,50.10-2 mol
3°/ D’après l’équation bilan : [Cu2+]=C1=2,50.10-1 mol.L-1 et [NO3-]=2xC1=5,00.10-1 mol.L-1 B - 4°/ On a NaCl(s) eau Na+(aq) + Cl-(aq)
5°/ On sait que n(NaCl)=C2xV2=1,00.10-1x100,0.10-3=1,00.10-2 mol On a, d’après l’équation bilan, n(Na+)= n(NaCl)= 1,00.10-2 mol et n(Cl-)= n(NaCl)= 1,00.10-2 mol
6°/ D’après l’équation bilan : [Na+]=C2=1,00.10-1 mol.L-1 et [Cl-]=C2=1,00.10-1 mol.L-1 C - 7°/ Le volume V du mélange est V=V1 + V2=150 mL.
2 1
2
2 ( )
]
[ V V
Cu Cu n
2 32 8,33.10 2mol.L-1 10
. 150
10 . 25 , ] 1
[Cu
2 1 3 3
) ] (
[ V V
NO NO n
3 32 1,67.10 1mol.L-1 10
. 150
10 . 50 , ] 2
[NO
2 1
) ] (
[ V V
Na Na n
32 6,67.10 2mol.L-1
10 . 150
10 . 00 , ] 1
[Na
2 1
) ] (
[ V V
Cl Cl n
32 6,67.10 2mol.L-1
10 . 150
10 . 00 , ] 1
[Cl
