4/3/2013 AB_DV6_2012_2013.doc 1/2
NOM : ... Prénom : ... Classe : 2nde 5
Le 05/04/2012 Devoir n°6 (1h) - Calculatrice autorisée Page : 1/2
I. Définitions (4 points) - 15 min maximum
Horizontalement :
1 - technique d'imagerie employant des ultrasons. Elle est utilisée de manière courante en médecine 2 - au dénominateur d'une concentration massique 3 - se dit d'un référentiel dans lequel un objet isolé est
soit immobile, soit en mouvement de translation rectiligne uniforme
4 - se dit d'un mouvement dont la vitesse est constante 5 - matériel nécessaire pour introduire un solide dans
une fiole
Verticalement :
6 - traduit la difficulté à mettre en mouvement un corps 7 - unité d'une quantité de matière
8 - matériel nécessaire pour prélever un volume précis 9 - rapport entre une masse ou une quantité de matière et
le volume d'une solution
10 - se dit d'un mouvement qui suit une ligne droite 11 - en grande quantité dans une solution
12 - en faible quantité dans une solution 13 - unité S.I. de la force
II. Echogramme du cerveau (5 points) - 10 min maximum Une sonde, jouant le rôle d’émetteur et de récepteur, envoie une impulsion ultrasonore de faible durée et de faible puissance en direction du crâne d’un patient.
L’onde sonore pénètre dans le crâne, s’y propage et s’y réfléchit chaque fois qu’elle change de milieu. Les signaux réfléchis génèrent des échos qui, au retour sur la sonde, y engendrent une tension électrique très brève.
Un oscilloscope relié à la sonde permet la détection à la fois de l’impulsion émettrice et des divers échos.
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L’oscillogramme obtenu sur un patient permet de tracer l’échogramme ci-dessous : les tensions électriques étant redressées, seule la partie positive de celles-ci est envoyée sur l’oscilloscope ; la durée d’émission de l’impulsion étant très brève ainsi que celle des échos, on observe sur l’écran des pics verticaux : P0, P1, P2, P3.
P0 correspond à l’émission à l’instant de date t = 0 s de l’impulsion ; P1 à l’écho dû à la réflexion sur la surface externe de l’hémisphère gauche (G sur le schéma) ; P2 à l’écho sur la surface de séparation des deux hémisphères ; P3 à l’écho sur la surface interne de l’hémisphère droit (D sur le schéma).
La célérité des ultrasons dans les hémisphères est v = 1500 m.s-1.
1) Quelle est la durée t du parcours de l’onde ultrasonore dans l’hémisphère gauche ainsi que dans le droit ?
2) Ecrire la relation entre l’épaisseur L du milieu parcouru, la durée t définie précédemment et la célérité v de l’onde dans le milieu. On précisera les unités de ces grandeurs.
3) En déduire la largeur L en cm de chaque hémisphère.
III. Coureur cycliste (6 points) - 15 min maximum
Un coureur prépare V = 1,0 L d’eau sucrée en plaçant 6 morceaux de sucre dans un bidon et en le remplissant d’eau à ras bord. Chaque morceau de sucre (saccharose de formule brute C12H22O11) a une masse de 5,6 g.
1) Comment s’appelle la 1ère opération effectuée par le coureur lors de la préparation de la solution ? 2) Calculer la concentration massique (ou titre massique) t en saccharose de la boisson sucrée.
3) Questions indépendantes de la suite : calculer la masse molaire M du saccharose puis déterminer la concentration molaire C de la solution. Données : M(C) = 12,0 g.mol-1 ; M(H) = 1,0 g.mol-1 ; M(O) = 16,0 g.mol-1
4) Après plusieurs kilomètres de course, le coureur a bu les trois-quarts du bidon. Il remplit de nouveau son bidon avec l’eau potable d’une fontaine. Comment s’appelle cette 2nde opération ?
5) Calculer la nouvelle concentration massique t’ de la solution sucrée dans le bidon. Détailler votre raisonnement.
6) Décrire le mode opératoire, en précisant le matériel utilisé, pour réaliser la 1ère opération au laboratoire. Il n’est pas demandé de schémas.
IV. Le kilomètre lancé (6 points + Bonus 1 point) - 15 min maximum
Le ski de vitesse ou kilomètre lancé (KL) consiste à descendre sur une piste enneigée le plus vite possible à l’aide de skis. Le record du monde est détenu par l’italien Simone Origone réalisé en 2006 en France aux Arcs avec une vitesse v atteinte de 69,833 m.s-1.
1) Question indépendante de la suite : calculer la vitesse v en km.h-1. Détailler votre calcul.
2) Enoncer le principe de l’inertie.
3) Calculer le temps t réalisé par Simone Origone lors de son record du monde sur la piste supposée rectiligne sur la zone de chronométrage de 100,00 m. La vitesse est supposée constante sur cette distance.
On admettra pour la suite de l’exercice que les frottements de l’air f sont parallèles à la direction de la pente.
4) Le skieur est considéré comme un objet ponctuel sur la pente inclinée de = 45° par rapport à l’horizontale. Schématiser sur la photo ci-contre les forces exercées sur le skieur.
Nommer ces forces.
5) Sachant que les frottements de l’air augmentent avec la vitesse du skieur, expliquer qualitativement (sans calcul) pourquoi la vitesse du skieur devient constante.
Quelle relation existe-t-il alors entre les forces quand la vitesse devient constante ?
6) Bonus : La force de frottement peut être modélisé en fonction de la vitesse v par f = k v² où k désigne le coefficient de frottement de l’air. Quand la vitesse limite est atteinte, f = m g sin( )
Calculer la valeur de k et préciser l’unité de k. Données : m = 100 kg ; g = 9,8 N.kg-1 ; = 45°.
