01/02/2014 DS4_TS_2013_2014.doc 1/4
Le 31/01/2014 Page : 1/4 Devoir n°4 (2h) – Sans calculatrice T
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I. Communication entre les insectes : les phéromones (12 points)
Le transfert d’informations par signaux chimiques entre individus, d’espèces différentes ou de même espèce est courant chez les êtres vivants.
Une phéromone est une substance (ou un mélange de substances) qui, après avoir été sécrétée en quantité très faible à l’extérieur par un individu (émetteur), est perçue par un individu de la même espèce (récepteur) chez lequel elle provoque une réaction comportementale spécifique, voire une modification physiologique.
Le mot phéromone vient des mots grecs anciens pherein « transporter » et homân « exciter ».
Certaines phéromones sont des signaux d’alarmes, d’autres permettent le marquage d’une piste, enfin certaines (attractives ou aphrodisiaques) attirent les insectes du sexe opposé en vue de la reproduction.
Quelques exemples de phéromones :
Phéromone d’alarme de l’abeille Molécule A : C7H14O2
O O
Phéromone de piste de la fourmi coupeuse de feuilles Atta texana Molécule B
C CH
C C
H C H3
C O N
H O
CH3
Phéromone sexuel d’un insecte nuisible pour les conifères Molécule D : C8H16O
OH
1. La Phéromone A d’alarme de l’abeille
1.1. Sur la feuille réponse, compléter le tableau pour la molécule A.
1.2. Donner le nom de la phéromone d’alarme A
Cette phéromone A est synthétisée en laboratoire par réaction de l’acide éthanoïque et du 3-méthylbutan-1-ol.
1.3. Donner la formule semi-développée de l’acide éthanoïque. A quelle famille appartient-elle ? Entourer le groupe caractéristique.
La formule topologique du 3-méthylbutan-1-ol est dans le tableau de la feuille réponse.
1.4. Sur la feuille réponse, compléter le tableau pour la molécule de 3-méthylbutan-1-ol.
1.5. Rappeler la définition de l’isomérie.
Pour les questions suivantes vous êtes libre de choisir la représentation qui vous convient 1.6. Proposer un isomère de position de fonction du 3-méthylbutan-1-ol. Le nommer.
1.7. Proposer un isomère de fonction du 3-méthylbutan-1-ol.
1.8. Proposer un isomère de chaîne du 3-méthylbutan-1-ol. Le nommer.
CALCULATRICE INTERDITE
Les portables seront éteints et placés dans le sac ou cartable
Le sac ou cartable sera déposé aux extrémités de la salle
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2. La Phéromone B de piste de la fourmi coupeuse de feuilles
Données : M(C) = 12,0 g.mol-1 ; M(H) = 1,0 g.mol-1 ; M(O) = 16,0 g.mol-1 ; M(N) = 14,0 g.mol-1 2.1. A partir de la formule brute de la molécule B, en déduire que sa masse molaire moléculaire est
M = 139 g.mol-1.
Les « fourmis coupe-feuille » sont considérées par l’homme comme de véritables nuisibles, provoquant d’importants dégâts dans les cultures.
Les phéromones peuvent être utilisées par l’homme pour piéger les insectes nuisibles en les attirant, soit loin des cultures que l’on veut protéger, soit vers des pièges très sélectifs.
Ainsi il suffit de 1,39 10–15 g par litre de solution de la molécule B pour attirer les insectes vers des champs non exploités.
2.2. Calculer la quantité de matière présente dans une masse m = 1,39 10–15 g de la molécule B.
Aide éventuelle au calcul : 1,39² 1,93
2.3. En déduire la concentration molaire de cette solution.
On désire préparer 100 mL d’une solution C = 4,5 10–18 mol.L-1 à partir d’une solution commerciale de concentration CCom = 4,5 10-17 mol.L-1.
2.4. Proposer un protocole expérimental. On précisera le matériel utilisé et on expliquera succinctement les différentes étapes de la préparation.
3. La Phéromone D sexuelle d’un nuisible de conifères
3.1. Sur la feuille réponse, compléter le tableau pour la molécule D.
La molécule D possède un carbone asymétrique.
3.2. Justifier cette affirmation en rappelant la définition d’un carbone asymétrique. Le repérer dans le tableau de la feuille réponse par un *.
3.3. Rappeler la définition d’un isomère de conformation.
3.4. Proposer une représentation de Cram de la molécule D, autour du carbone asymétrique.
3.5. Donner une représentation de Cram d’un isomère de conformation à la réponse que vous avez donnée à la question 3.4.
3.6. Proposer une représentation de Cram d’un énantiomère de configuration à la réponse que vous avez donnée à la question 3.4.
4. Pour conclure
4.1. Au vu des renseignements fournis sur les phéromones dans cet exercice, citer deux avantages des
phéromones utilisées comme insecticide par rapport aux insecticides classiques utilisés dans l’agriculture.
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II. Mouvement dans un champ de pesanteur (8 points + Bonus : 1 point)
Un motard avec sa moto s’élance sans vitesse initiale depuis le point A sur une portion rectiligne et horizontale. On repère la position du système {motard + moto}, de masse m = 280kg, à l’aide de son centre de gravité M.
Arrivé 10 s plus tard au point B, la vitesse du système est alors vB = 40 m.s-1. Puis il s’engage sur un tremplin faisant un angle = 30° avec l’horizontale.
Donnée : g 10 m.s-2.
1. Phase d’élan
1.1. Définir le référentiel d’étude.
1.2. Sur le trajet AB, le système est-il pseudo-isolé ? Justifier sans faire de bilan de forces.
1.3. Déterminer l’accélération moyenne du système sur le trajet AB.
1.4. Sachant que sur le tremplin BC le motard maintient sa vitesse constante à 40 m.s-1, est-il pseudo-isolé ? Sur la feuille réponse, schématiser les forces exercées sur le système sur le tremplin BC.
2. Phase de saut
Le motard quitte le tremplin en C, à la date t = 0 s, avec une vitesse v0 .
Il est alors considéré en chute libre jusqu’à ce qu’il retouche le sol. Son mouvement est étudié dans le repère (Oxy).
Lors de cette phase de saut, les frottements seront négligés ainsi que la poussée d’Archimède.
2.1. Donner l’énoncé de la 2ème loi de Newton.
2.2. A partir de la 2ème loi de Newton, déterminer les coordonnées du vecteur accélération a que subit le système lors du saut.
2.3. Démontrer que les équations horaires des coordonnées des vecteurs vitesse v sont v vx = v0 cos( )
vy = -g t + v0 sin( )
2.4. Choisir, en le justifiant, parmi les courbes 1 à 4, celle qui représente le mieux l’allure de la fonction vy(t).
2.5. Donner l’expression des équations horaires du vecteur position OM de coordonnées (x(t) ; y(t))
2.6. Choisir, en le justifiant, parmi les courbes 1 à 4, celle qui représente le mieux l’allure de la fonction x(t).
2.7. Question Bonus (1 point) : Démontrer que l’altitude maximale yS atteinte par le système pendant le saut a pour expression : yS = v0² sin²( )
2 g + h
2.8. A partir de l’expression de la question précédente, calculer l’altitude maximale yS. Données : g 10 m.s-2 ; h = 20 m ; v0 = 40 m.s-1 ; sin( = 30°) = 1
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NOM : ... Prénom : ... Classe : TS 3
FEUILLE REPONSE
I. Communication entre les insectes : les phéromones
Entourer le(s) groupe(s) caractéristique(s) présent(s). A quelle(s) famille(s) appartient-elle ?
Molécule A
O O
3-méthylbutan-1-ol
Molécule D
OH
II. Mouvement dans un champ de pesanteur
OH