Correction Physique Chimie - Bac S 2017 Pondichéry

Correction Physique Chimie - Bac S 2017 Pondichéry

Nous vous proposons le corrigé de Physique Chimie (obligatoire) du Bac S de Pondichéry 2017.
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Notre professeur vous propose sa correction détaillée de chacun des exercices de Physique Chimie. Pour rappel, le premier exercice était consacré à un saut spéctaculaire au dessus du canal de Corinthe, le second portait sur le smartphone en TP de Physique Chimie, enfin, le dernier exercice concernait la cinquième saveur : l'umami.

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EXERCICE I - SAUT SPECTACULAIRE AU-DESSUS DU CANAL DE CORINTHE (6 POINTS)

1. Pertinence de l’hypothèse d’une chute libre faite par les élèves

1.1. Système : Maddison et sa moto

Référentiel : Terrestre supposé galiléen

Bilan des forces : on suppose qu’il y a une seule force, le Poids P

Application de la deuxième loi de Newton :

Par projection sur l’axe Ox, on obtient : ax=0

Donc, la vitesse suivant l’axe Ox est : Vx= Constante C

Ainsi, on déduit que la vitesse de Maddison et sa moto par rapport à l’axe Ox est constante et donc le mouvement est uniforme suivant l’axe Ox.

 

1.2. Comme précisé dans l’énoncé, les photos sont prises à intervalles de temps identiques et donc le temps entre 2 photos successives est le même. Ainsi, il suffit de mesurer plusieurs distances entre des photos successives.

On déduit que, pour un intervalle de temps identique, la distance entre deux photos successives est la même sur l’extrait de la chronophotographie.

Or, on sait que la vitesse suivant l’axe Ox est le rapport entre la distance et le temps. On en déduit que la vitesse est constante suivant l’axe Ox et donc le mouvement est uniforme, ce qui valide le modèle de chute proposé.

 

2. Vérification de la valeur de la vitesse initiale

2.1. Il faudrait tout d’abord calculer la vitesse moyenne (Vx) :

Ensuite, on calcule :

Donc

 

2.2. V0 = 125 km.h-1 = 125/3,6 = 34,7 m.s-1

V0(x) = V0 × cos 33° = 29,1 m.s-1

Cette valeur de vitesse appartient à l’intervalle de la vitesse moyenne par rapport à l’axe Ox et donc, la valeur de V0 est vérifiée.

 

3. Vérification de la hauteur du saut

3.1. D’après le graphique Vy(t) en fonction du temps, on constate que la valeur de la vitesse diminue, s’annule puis elle augmente et donc, on déduit que cette vitesse n’est pas constante et donc le mouvement est uniformément varié.

 

3.2. A Vy = 0, la position particulière de Maddison et sa moto est le sommet de la trajectoire. A cette date, la vitesse est égale à celle de la vitesse par rapport à l’axe Ox puisque Vy = 0

Donc, la vitesse est : Vx = V0 cos 33° = Vx = 28,6m.s-1

 

3.3. L’énergie mécanique Em est la somme des énergies cinétique Ec et potentielle Epp :

Em = Ec + Epp = (1/2) mV2 + m.g.y

 

3.4. Etant donné qu’en est dans un cas de chute libre, sans frottement, l’énergie mécanique se conserve et donc l’énergie mécanique à t = 0 s et l’énergie mécanique au sommet Em(au sommet) sont les mêmes.

Ainsi, Em(au sommet) = Em (t=0) = 1/2 mV02

Or Em(au sommet) = 1/2 mVx2 + m.g.ys

Donc : 1/2 mVx2 + m.g.ys = 1/2 mV02

 

3.5. Calculons la hauteur totale au sommet S par rapport au niveau de l’eau :

H = 79 + 5,7 + 19,7 = 104,4 m > 95 m.

Et donc, l’information est confirmée. Lors de son vol, Maddison a dépassé les 95 m au-dessus de l’eau.

 

EXERCICE II - UN SMARTPHONE EN TP DE PHYSIQUE-CHIMIE (9 POINTS)

1. Étude de la constitution de l’écran

1.1. Le phénomène mis en jeu est la diffraction de la lumière.

 

1.2. D’après la photographie, la distance entre deux pixels est p = 13 mm 1.3. Pour répondre à cette question, il faudrait tout d’abord calculer le paramètre i.

Ainsi :

Puis on calcule le nombre de pixels par pouce (2,54 cm), on obtient :

Nombre de ppixels par pouce = 2,54.10-2 / 83.10-6 = 306 pp

Et donc, le résultat est cohérent avec les données fournies par le fabriquant avec 306 ppp (pixels par pouce).

 

2. Étude de la transmission Bluetooth®

2.1. La taille de la vidéo = (720 × 480 × 30 × 20 × 24)/8 ≈ 622,1.106 octets = 622,1 Mo

 

2.2. La fréquence du Bluetooth est f = 2,4 GHz = 2,4.109 Hz

On sait que f = c/λ

λ = c/f = 3.108 / 2,4.109 = 1,25.10-1 m

D’après le spectre électromagnétique donné dans l’énoncé, les ondes émises par le Smartphone lors du transfert Bluetooth appartiennent au domaine des ondes Radio.

 

2.3. Pour déterminer la durée de transfert de la vidéo compressée, il faudrait convertir sa valeur de Mo en Mbits.

Et donc, 9,1 Mo = 9,1 × 8 = 72,8 Mbits.

La durée du transfert est t = 72,8/24 ≅ 3 secondes

 

3. Utilisation de la vidéo pour l’étude des oscillations du pendule

3.1. Par analyse dimensionnelle, la bonne réponse est le b) puisque c’est la seule expression qui ramène à des secondes.

 

3.2. Entre l’image 16 et l’image 50 il y a eu une oscillation complète et donc une période T. Il y a donc 36 photos au total. Sachant que Smartphone film 30 images par seconde, la durée d’une image est donc égale à 1/30 s.

Ainsi, T=34×(1/30) = 34/30 s

Sachant que

 

4. Dosage d’une solution colorée

4.1. La solution n°3 est une solution diluée de la solution n°1 avec un facteur de dilution de 5. Il faudrait prélever 2 mL de la solution n°1 et le compléter avec de l’eau à 10mL

La verrerie est :

- Pipette jaugée de 2 mL

- Fiole jaugée de 10 mL

Protocole expérimentale : On prélève 2 mL de la solution n°1 à l’aide d’une pipette jaugée de 2mL et on le verse dans un erlenmeyer de 10 mL. On complète avec de l’eau distillé à 2/3 du volume de l’erlenmeyer puis on agite. On complète ensuite avec l’eau distillée jusqu’au trait de jauge et on agite.

 

4.2. Un sous-pixel correspond à 8 bits. En codage binaire on obtient 23 = 256 valeurs possibles. Sachant que le 0 est compté comme une valeur et donc un sous-pixel peut avoir des valeurs entre 0 et 255.

 

4.3. D’après le spectre d’absorption de la solution du permanganate de potassium, son maximum d’absorption est dans la zone du couleur verte. Sachant qu’on cherche à quantifier le permanganate de potassium et donc il faudra choisir la zone où il absorbe au maximum. Ainsi, on choisira le sous-pixel vert.

 

4.4. Pour savoir si le fabricant a changé la teneur en permanganate de potassium de son antiseptique, il faudrait déterminer la concentration massique du permanganate de potassium dans l’antiseptique neuf.

On calcul Aoctet pour l’antiseptique neuf, on obtient : Aoctet = log (194/172) = 0,052

Puis on trace Aoctet en fonction de la concentration C : on obtient une droite (régression linéaire)

Ainsi, on obtient : CA = 3,1.10-5 mol.L-1.

Calculons la concentration massique

Cm : Cm = CA × M = 3,1.10-5 × 158 ≈ 5.10-3 g.L-1 ≈ 5 mg.L-1.

Donc pour 100 mL de solution, il y a 0,5 mg de permanganate de potassium. Cette valeur est différente de celle donnée dans le texte et donc, Oui, le fabriquant a changé la teneur en permanganate de potassium.

 

EXERCICE III - LA CINQUIEME SAVEUR (5 POINTS)

L’acide glutamique

1.1.

L’acide glutamique possède deux fonctions acide carboxylique et une fonction amine et donc, c’est un acide aminé.

 

1.2. A et B sont identiques A et C sont Enantiomères.

 

1.3.a R = COOH-CH2-CH2-

1.3.b

1.3.c C’est une réaction d’addition. Le groupement NH3 a été ajouté. Une nouvelle liaison C-N a été crée.

 

Le dipeptide GLU-SER

2.1.

 

2.2. Fonction créée = Amide

 

2.3. Les fonctions à protéger sont en rouge (voir ci-dessous)

 

2.4. Raisonnement :

- Avec une solution Tampon de pH = 2 : La sérine se trouve sous sa forme positive et donc elle va migrer vers le pôle (-). L’acide glutamique se trouve sous ses fromes A+ et A. La forme A ne migre pas mais A+ migre aussi vers le pôle (-) et donc, impossible de le séparer de la sérine avec cette solution tampon.

- Avec une solution Tampon de pH = 7 : La Sérine se trouve sous sa forme neutre et donc elle ne migre pas. L’acide Glutamique se trouve sous forme A- et donc il va migrer vers le pôle (+). Et donc, avec cette solution tampon de pH = 7, on peut séparer les deux acides aminés.

- Avec une solution de pH = 12 : la sérine se trouve sous sa forme négative et donc elle va migrer vers le pôle (+). L’acide glutamique se trouve aussi sous sa forme A2- et donc il va aussi migrer vers le pôle (+). Ainsi, il ne serait pas possible de séparer les deux acides aminés avec une solution Tampon de pH = 12.

La solution tampon de pH = 7 est le meilleur choix pour la séparation de deux acides aminés (la sérine et l’acide glutamique).

 

2.5. Spectroscopie IR :

Entre les structures chimiques H2=2H++2e- de l’acide glutamique et la sérine il y a une seule fonction qui les différencie :

c’est la 1/2 O2+2H++2e-=H2O fonction OH (Alcool) de la sérine.

Or, la bande d’absorption en IR de cette fonction est dans la même zone que la fonction amine (qui est présente dans les deux molécules) et donc il serait difficile de pouvoir séparer les deux bandes dans cette zone.

Ainsi, il serait difficile de distinguer les deux molécules par spectroscopie IR.

Fin de l'extrait

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Les avis sur ce document

pourgsq
3 5 0
12/20

Et je suis d'accord avec aadd73, on demande un comportement et non un phénomène. Le comportement est ondulatoire, qui est visible grâce au phénomène de la diffraction de la lumière.

par - le 17/06/2017
FannyJ18
5 5 0
20/20

Bonjour, aadd73. La question concerne un phénomène et non pas un caractère et donc la réponse est correcte. C'est la diffraction :)

par - le 13/06/2017
FannyJ18
5 5 0
20/20

Bonjour, abdelmalek6948 ! Effectivement c'est 2^8 et non pas 2^3, mais le calcul est correct ! Nous allons modifier le PDF rapidement :)

par - le 13/06/2017
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