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Compétences disciplinaires évaluées CD1 : Élaborer une explication d’un fait ou

Compétences disciplinaires évaluées CD1 : Élaborer une explication d’un fait ou d’un phénomène de son environnement naturel, ou construit en mettant en œuvre les modes de raisonnement propres à la physique, à la chimie et à la technologie. CD2 : Exploiter la physique, la chimie et la démarche technologique dans la production, l’utilisation et la réparation d’objets technologiques. CD3 : Apprécier l’apport de la physique, de la chimie et de la technologie à la vie de l’homme. Compétence transversale évaluée CTV8 : Communiquer de façon précise et appropriée. A/CHIMIE ET TECHNOLOGIE Contexte Dans le but de bien préparer les devoirs surveillés, un apprenant de la classe de première scientiﬁque a lu dans un livre de P.C.T. sans comprendre, quatre épreuves d’évaluation. Support : On donne en g/mol : M(Cl) = 35,5 ; M(H) = 1. - Épreuve n◦1 : Un hydrocarbure A décolore rapidement une solution de dibrome dans le tétrachlorure de carbone (CCl4), il ﬁxe une mole de dihydrogène en présence du nickel pour donner un hydrocarbure saturé B. Il réagit avec le chlorure d’hydrogène HCl pour donner un composé unique C dont le pourcentage en élément chlore est 39,22%. - Épreuve n◦2 : On donne les composés organiques suivants : 1) (Z)-2-chloro-3-méthylpent-2-éne ; 2) (E)-5-éthyl-3-méthylhept-3-ène ; 3) 4-éthyl-5-méthylhex-2-yne ; 4) 3-éthyl-2-méthylpentane ; 5) CxHy est un alcane dont le quotient de la masse molaire par celle d’un autre alcane B0 ayant un atome de carbone plus que lui est 0,835. - Épreuve n◦3 : On donne les formules semi-développées des composés organiques suivants : a) C3H7 C H2 C H3 C C CH3 Br ; b) C2H5 C H3 C C Cl CH CH3 CH3 ; c) CH3 CH C2H5 C C CH2 CH C2H5 CH3 - Épreuve n◦4 : On considère les équation chimiques suivantes : α) CH3−CH− −CH2 + HCl − − →X β) CH3−C− − −C−CH3 + H2 Pd − − − − − → desactive Y γ) (CH3)2C− −CH2 + H2O H2SO4 − − − − →Z δ) CH− − −CH + H2 Ni − − →K 1 banquedesepreuves.com Tâche : Proposer une correction à ces diﬀérentes épreuves. 1. 1.1 Donner les fonctions chimiques des composés A, B et C de l’épreuve n◦1 en justiﬁant ta réponse. 1.2 Proposer une formule brute pour chacun des composés A, B et C. 1.3 Écrire et nommer la formule semi-développée des composés A, B et C. 2. 2.1 Écrire la formule semi-développée des composés organiques dont les noms sont données dans l’épreuve 2. 2.2 Déterminer la formule brute de l’alcane CxHy et écrire et nommer toutes ses formules semi- développées possibles. 2.3 Nommer les composés organiques de l’épreuve n◦3. 3. 3.1 Nommer chacune des réactions de l’épreuve n◦4. 3.2 Proposer la fonction chimique des composés X, Y, Z et K. 3.3 Reproduire et compléter les quatre équations de l’épreuve n◦4 et nommer les produits obtenus. B/PHYSIQUE ET TECHNOLOGIE Contexte Au cours des semaines culturelles, un concours est constitué de trois phases. Joseph a bien réussi les deux premières phases, mais échoue à la dernière. Il n’arrive pas à s’expliquer ce conseil de l’un de ses amis avant la troisième phase :« Enlève ton sac sinon tu vas échouer ! ». Support - 1ere phase du jeu : O′ C D O B A θ ⃗ ı ⃗  E M α α ϕ β •F Le schéma ci-dessus représente la coupe verticale d’une piste ABCDE. La partie AB est rectiligne de longueur l = 1 m et inclinée d’un angle α = 30◦sur l’horizontal. La partie d BC est circulaire, de centre O et de rayon r = 2 m telle que ( ˆ − − → OB, − → OC) = θ = 10◦. La partie d CD est circulaire, de centre O’ et de rayon r’ = r = 2 m. Le segment O’D est vertical et l’angle ( ˆ − − → O′C, − − → O′D) = ϕ avec ϕ = 40◦. Les parties d BC et d CD sont tangentes en C. La partie DE est rectiligne et inclinée d’un angle β = 45◦sur l’horizontal. DE = 8 m. Les frottements sont négligeables sur AC mais équivalent à une force − → f sur d CD. Un solide S de masse m = 200 g quitte le point A sans vitesse initiale, parvient au point D avec la vitesse − → VD nulle et point E avec une vitesse − → VE. - 2e phase du jeu : (Δ) A B r G G V 0 1 2 0 θ A' (Boule ) Un pendule pesant est constitué d’une boule pleine homogène sphé- rique de masse m2 = 600 g centrée en G2 et de rayon r = 4 cm, soudée en B à une tige cylindrique mince homogène AB dont la longueur est l1 = 60 cm et de masse m1 = 400 g centrée en G1. Ce pendule ainsi constitué est mobile autour d’un axe horizontal (∆) passant par l’extrémité A de la tige AB. Initialement, l’axe du pendule fait un angle θ0 = 30◦avec l’horizontal. Le jeu est gagné si, en communiquant une vitesse initiale − → V0 à ce pendule au niveau de cette boule et perpendiculairement à son axe, il s’immobilise à la position 2 banquedesepreuves.com verticale AA’. Les frottements sont négligeables autours de l’axe de rotation (∆). - 3e phase du jeu : A B G Un tronc d’arbre AB de masse m = 300 kg centrée en son centre de masse G avec BG = 2 m et dont la longueur totale AB est L = 5 m s’appuie en A contre un mur lisse sans frot- tements et en B sur un sol rugueux faisant un angle de 27◦avec l’horizontal. Le rapport entre la force de frottement − → f et la réaction normale − → RB du sol sur le tronc au point B est tel que le rapport f RB = µ = 0,80. La masse de joseph avec son sac supposée concentrée en son centre G’ est m’ = 70 kg, et la masse du sac seul est ms = 15 kg. Le jeu est gagné si le joueur ar- rive à monter jusqu’en haut du tronc et toucher le mur sans que le tronc glisse. En cas d’échec, ce tronc perd son équilibre statique et ﬁnit sa course dans la ﬂaque d’eau par glissade. Informations : Le tronc d’arbre est en équilibre statique si on peut lui appliquer : 1) le principe d’inertie. 2) Le théorème des moments par rapport à un axe horizontal (∆) passant par son extrémité B. On donne : g = 10 N/kg dans toutes les épreuves. Tâche : Proposer des explications à l’échec de Joseph. 1. Pour la 1ere phase du jeu. 1.1 Établir l’expression de la vitesse VB du solide S au point B. 1.2 Vériﬁer que la vitesse VC du solide S au point C a pour expression : VC = p V 2 B + 2.g.r.[cosα −cos(α + θ)]. 1.3 Calculer la valeur des vitesses VB ; VC et l’intensité de la force de frottement f la valeur de la vitesse VE. 2. Pour la 2e phase du jeu. 2.1. Exprimer en fonction de m1, m2, l1 et r le moment d’inertie J∆du pendule par rapport à l’axe de rotation (∆). Calculer J∆. 2.2. Proposer l’expression des travaux des forces appliquées à ce pendule entre sa position initiale et sa position verticale AA’. 2.3. Déduire la valeur de la vitesse − → V0 qui a permis à Joseph de gagner cette phase du jeu. 3. Pour la 3e phase du jeu. 3.1 Faire le bilan de toutes les forces appliquées à ce tronc d’arbre dans sa position d’équilibre sta- tique. 3.2Appliquer à ce tronc le principe d’inertie et proposer l’expression du moment de chacune des forces qui lui sont appliqué. 3.3 Expliquer l’échec de Joseph lors de cette phase du jeu et se prononcer sur le conseil de son ami. BONNE COMPOSITION ! 3 banquedesepreuves.com uploads/s3/ 1er-devoir-du-1er-semestre-pct-1ere-c-2020-2021-ceg-suru-lere.pdf