Physique-chimie à Jean Moulin

Forum d'entraide en physique-chimie pour les élèves du lycée Jean Moulin de Draguignan.
 
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 204 : Contrôle n°4

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Murakami
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MessageSujet: 204 : Contrôle n°4   Mer 21 Fév - 19:03

Ce contrôle est prévu pour le mercredi 14 mars.

Physique : Forces et mouvement
Chimie : La mole et la concentration molaire.

Quelques exercices pour réviser :
En physique : n°17, 24, 26, 29 et 32 pages 139-140.
En chimie : n°2, 9 et 10 pages 168-169 et n°6, 14, 17 et 18 pages 168 à 170.

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Murakami
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MessageSujet: Re: 204 : Contrôle n°4   Lun 12 Mar - 18:38

Correction des exercices de physique :

n°17 page 139 :
1) Ces deux forces sont opposées donc elles se compensent.
2) D'après le principe d'inertie, si les forces appliquées à un système se compensent, le système est soit immobile, soit en mouvement rectiligne et uniforme. On n'a donc pas suffisamment d'éléments pour trancher.

n°24 page 139 :
1) a) et b) Première phase : le sauteur n'est soumis qu'à une seule force, son poids P (appliqué en G; verticale; vers le bas; P = mg).
Deuxième phase : en plus de son poids qui n'a pas changé depuis la première phase, le sauteur est, en plus, soumis à une force de contact, la force de traction T exercée par l'élastique tendu sur ses pieds (appliquée au point d'attache de l'élestique sur les pieds du sauteur; verticale; vers le haut, T).
Troisième phase : le sauteur n'est soumis qu'à son poids, comme dans la première phase.
Pour que le bilan des forces soit complet, il faut aussi faire un schéma et y représenter tous les vecteurs force.
2) L'action mécanique exercée par le sauteur sur l'élastique a pour effet d'étirer l'élastique. En effet, on a vu dans le cours qu'un effet possible d'une force était de déformer les objets.

n°26 page 139 :
1) a) Pballe = mballeg = 55E-3.9,81 = 0,54 N.
Pballon = mballong = 450E-3.9,81 = 4,4 N.
b) On fait un schéma avec, par exemple, l'échelle suivante : 1 cm représente 1 N.
2) a) et b) La balle posée au sol est soumise à son poids et à la force de contact exercée par le sol. C'est une réaction, on peut l'appeler R. Ses caractéristiques sont :
appliquée au point de contact entre la balle et le sol, de direction verticale, de bas en haut, de valeur R.
Si la balle est immobile, c'est que, d'après le principe d'inertie, elle est soumise à des forces qui se compensent. On a donc P + R = 0.
Les forces P et R sont donc opposées et leurs valeurs sont identiques R = P.
Le raisonnement est strictement le même avec le ballon de football.
3) Si la même action mécanique est exercée sur les deux balles, elle aura exactement le même impact car, dans les deux cas, les forces appliquées initialement se compensent.

n°29 page 140 :
1) a) et b) La parachutiste est soumise à deux forces :
* son poids PTerre/parachutiste (appliqué en G; verticale; vers le bas; P = mg).
* la force de frottement de l'air Fair/parachutiste (appliqué sur le bas de la parachutiste; verticale; vers le haut; F).
Il existe aussi une force appelée poussée d'Archimède mais que l'on peut négliger ici (sa connaissance est hors-programme en seconde).
2) a) D'après le graphique, la vitesse de la parachutiste augment d'abord rapidement pour se stabiliser peu à peu à une vitesse limite de l'ordre de 55 m/s.
b) Son mouvement est rectiligne car sa trajectoire est une droite et uniforme car sa vitesse est constante.
c) Puisque son mouvement est rectiligne et uniforme, les forces qui s'exercent sur la parachutiste se compensent, d'après le principe d'inertie.
3) Puisque F augmente au cours de la chute, il arrive fatalement un moment où F devient égale à P. On se trouve alors dans le cadre du principe d'inertie et la vitesse devient constante (mouvement uniforme).

n°32 page 140 :
1) P = m.g = 0,400.9,81 = 3,92 N.
2) Il existe 3 forces qui s'exercent sur le ballon :
* son poids PTerre/ballon (appliqué en G; verticale; vers le bas; P = 3,92 N).
* la force de contact exercée par la main du joueur Fmain/ballon (appliqué au point de contact entre la main et le ballon; verticale; vers le bas; F).
* la poussée d'Archimède Feau/ballon (caractéristiques données dans la suite de l'énoncé).
3) a) V = 4/3.pi.R3 = 4/3.pi.113 = 5,6E3 cm3.
b) FA = meau.g = masse volumique (eau). V.g = 1,00E-3.5,6E3.9,81 = 55 N.
4) a) Si le ballon est immobile, les forces qui s'exercent sur lui se compensent, d'après le principe d'inertie.
b) On a donc P + F + FA = 0.
Soit F = FA - P = 55 - 3,92 = 51 N.

Correction des exercices de chimie :

n°2 page 168 :
1) a) n(C) = N(C)/Na = 4,86.1021/6,02.1023 = 8,07.10-3 mol.
b) n(H2O) = N(H2O)/Na = 8,35.1024/6,02.1023 = 13,9 mol.
2) a) N(Cu) = n(Cu).Na = 5,00.10-3.6,02.1023 = 3,01.1021 atomes de cuivre.
b) n(CO2) = n(CO2).Na = 12.6,02.1023 = 7,22.1024 molécules de dioxyde de carbone.

n°9 page 169 :
1) M(C12H22O11) = 12M(C) + 22M(H) + 11M(O) = 12.12,0 + 22.1,01 + 11.16,0 = 342 g.mol-1.
2) n(C12H22O11) = m(C12H22O11)/M(C12H22O11) = 5,0/342 = 0,015 mol.
3) N(C12H22O11) = n(C12H22O11).Na = 0,015.6,02.1023 = 9,03.1021 molécules de saccharose.

n°10 page 169 :
1) M(C6H12O6) = 6M(C) + 12M(H) + 6M(O) = 6.12,0 + 12.1,01 + 6.16,0 = 180 g/mol.
n(C6H12O6) = m(C6H12O6) / M(C6H12O6) = 250 / 180 = 1,39 mol.
M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) = 23.0 + 35,5 = 58,5 g/mol.
n(NaCl) = m(NaCl) / M(NaCl) = 0,100 / 58,5 = 1,71.10-3 mol.
M(C2H6O) = 2M(C) + 6M(H) + M(O) = 2.12,0 + 6.1,01 + 16,0 = 46,1 g/mol.
n(C2H6O) = m(C2H6O) / M(C2H6O) = 5,0.103 / 46,1 = 10,8 mol.

n°6 page 168 :
1)n(saccharose) = c.V = 2,50.0,450 = 1,13 mol.
2) V = n/c = 0,375/2,50 = 0,150 L = 150 mL.
3) a) n(saccharose) = c.V = 2,50.0,050 = 0,125 mol.
b) F = Vfille/Vmère = 75/50 = 1,5.
Cfille = Cmère/F = 2,50/1,5 = 1,7 mol/L.

n°14 page 170 :
1) n(NaCl) = c.V = 0,154.0,050 = 7,70.10-3 mol.
2) m(NaCl) = n(NaCl).[M(Na) + M(Cl)] = 7,70.10-3.[23,0 + 35,5] = 0,450 g.
3) Voir le TP sur les préparations de solutions (en remplaçant le glucose par le chlorure de sodium).

n°17 page 170 :
1) D'après l'énoncé on veut diluer 5 fois la solution mère, c'est-à-dire que F = 5.
On a donc c1 = c / F = 0,05 / 5 = 0,01 mol/L.
2) La quantité de matière présente dans la solution fille est le même que celui apporté par le prélèvement de solution mère. On doit donc avoir n1 = n ou encore
c1.V1 = c.V soit V = (c1.V1)/c.
3) Si V1 = 100 mL, alors le volume de solution mère à prélever est V = (0,01.0,100)/0,05 = 0,02 L.
On doit donc utiliser une fiole jaugée de 100 mL et une pipette jaugée de 20 mL.
4) Adaptez le protocole vu en cours et en TP à la verrerie trouvée à la question précédente.

n°18 page 170 :
1) C(C6H12O6) = n(C6H12O6) / V = 21,8.10-3/0,200 = 0,109 mol/L.
C(C12H22O11) = n(C12H22O11) / V = 11,6.10-3/0,200 = 0,0580 mol/L.
C(Na+) = n(Na+) / V = 9,6.10-3/0,200 = 0,048 mol/L.
2) On connait les quantités de matière pour 200 mL de solution. Si on veut en préparer 100 mL, il faudra utiliser des quantités de matière deux fois moins grandes.
Soit 10,9 mmol de glucose, 5,80 mmol de saccharose et 4,8 mmol d'ion sodium.
3) m(C6H12O6) = n(C6H12O6) . M(C6H12O6) = 10,9.10-3 . 180 = 1,96 g.
On mesure cette masse dans une coupelle sur la balance. Et ensuite on procède comme dans le TP.
4) V1 = n(C12H22O11) / c1 = 5,80.10-3 / 1,16.10-1 = 0,0500 L.
V2 = n(Na+) / c2 = 4,8.10-3 / 4,80.10-2 = 0,100 L.
Pour le protocole, voir la deuxième partie du TP.

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