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EXERCICE I Lors de déménagements, il est fréquent de voir l'utilisation d'un mo

EXERCICE I Lors de déménagements, il est fréquent de voir l'utilisation d'un monte-meubles, sorte de tapis roulant incliné qui entraîne meubles et cartons à la hauteur voulue. Ainsi, afin d'équiper un appartement situé au 3ème étage d'un immeuble récent, on peut utiliser un tapis roulant de 20,10 m de long dont le sommet se trouvera à 9,30 m de hauteur, au bord d'une fenêtre de l'appartement. La situation est schématisée par la figure ci- dessous. Un carton de livres de masse M, qu'on assimilera à son centre de gravité, est entraîné par le tapis roulant à vitesse constante v . M = 40,00 kg, la valeur du champ de pesanteur est g = 9,81 m.s-2, la vitesse de montée du tapis est v = 0,50 m.s-1. I-1- Donner les longueurs des segments GH et OH. En déduire la distance GO, distance nécessaire entre le bas du monte-meubles et l'immeuble. I-2- Montrer que l'angle d'inclinaison du tapis avec le sol est de 27,56 °. I-3- Evaluer l'énergie cinétique de la masse M au point G et au point H. Le point G est considéré à l'altitude nulle et l'origine de l'énergie potentielle de pesanteur est choisie à cette altitude. Calculer l'énergie potentielle de pesanteur de la masse M au point H. I-4- Donner les expressions et les valeurs de l'énergie mécanique Em de la masse M au point G et au point H. I-5- Calculer la variation de l'énergie mécanique de la masse M lors de son déplacement entre G et H. Cette variation d'énergie correspond-elle à un travail moteur ou à un travail résistant ou ne peut-elle pas être attribuée au travail d'une force ? I-6- Justifier que la somme des forces s'exerçant sur M est nulle. I-7- Deux forces s'appliquent à la masse M, son poids P  et la force due au tapis F  . Représenter ces forces sur le schéma. I-8- Montrer, par construction, que la force F  est la somme d'une force R  perpendiculaire au tapis et d'une force T  parallèle au tapis dont les modules sont donnés par R = M g cos (27,56°) et T = M g sin (27,56°). Calculer les modules de ces forces. I-9- Donner les expressions du travail des forces P  , R  et T  au cours du déplacement de la masse M de G à H. Calculer leurs valeurs numériques. I-10- Comparer la variation d'énergie mécanique de la masse M entre G et H aux résultats trouvés à la question 9. Conclusion. I-11- Evaluer la durée  du trajet G à H pour la masse M. Quelle est la puissance mécanique nécessaire, Pu pour entraîner le tapis lors de ce trajet ? G H O M v  REPONSES A L’EXERCICE I I-1- GH = 20,10 m OH = 9,30 m GO = 17,82 m I-2- Justification : sin( 27,56°) = 0,463 = OH / GH I-3- Ec(G) = 5 J Ec(H) = 5 J Ep(H) = 3649 J I-4- Em(G) = 5 J Em(H) = 3654 J I-5- ∆Em = 3649 J (Cocher la réponse exacte)  pas un travail  travail moteur  travail résistant I-6- Justification : La vitesse du carton est constante. I-7- I-8- R = 348 N T = 182 N I-9- Expression littérale Application numérique WGH( P  ) -M g OH - 3649 J WGH( R  ) 0 0 WGH(T  ) T GH = M g OH + 3649 J I-10- Comparaison :  Em = Em (H) - Em (G) = WGH(T  ) = WGH( F  ) Conclusion : La variation d'énergie mécanique entre G et H est égale au travail de la force T  entre ces 2 points. I-11- Expr.litt. : = GH / v Appl. Num. : = 40.2 s Expr.litt. : Pu = WGH(T  ) /  Appl. Num. : Pu= 91 W F  P  R  T  EXERCICE II L’acide lactique est naturellement présent dans les organismes vivants. Il peut être obtenu par synthèse, mais on peut aussi le préparer en quantités importantes par fermentation bactérienne de polyosides d’origine végétale comme l’amidon. L’acide lactique a pour formule H3C-CH(OH)-COOH ; c’est un acide faible de pKa = 3,9. II-1- Entourer et nommer les groupements fonctionnels présents dans la molécule. Indiquer par une étoile (*) le ou les atome(s) de carbone asymétrique(s) présent(s) dans la molécule : II-2- Donner la représentation de Cram des deux stéréoisomères de configuration de l’acide lactique. II-3- Quelle relation stéréochimique existe-t-il entre les deux molécules précédentes ? II-4- Le document réponse montre le spectre RMN du proton de l’acide lactique ainsi que la courbe d’intégration pour les différents pics de résonance. Sachant que les protons –COOH ont un déplacement chimique compris entre 10 et 13 ppm et que celui des –OH se situent dans ces conditions autour de 5 ppm, attribuer les signaux aux atomes d’hydrogène présents dans la molécule en reliant par un trait sur le spectre les groupes encadrés aux pics qui leur correspondent. Le PLA (Poly Lactique Acide) est préparé, comme son nom l’indique, à partir d’acide lactique, lui-même tiré de la biomasse, ce qui lui vaut d’être classé parmi les biopolymères Unité monomère du PLA La fabrication d’origine biologique et renouvelable du PLA, sa biocompatibilité et sa biodégradabilité en font dans certaines applications un concurrent intéressant des matières plastiques « classiques » issues de produits pétroliers. II-5- Nommer la fonction chimique présente dans la chaîne macromoléculaire du PLA. La dégradation du PLA est aisée, puisqu’on peut le dépolymériser par simple hydrolyse en présence d’un acide comme catalyseur. On reforme alors le monomère : l’acide lactique. On place 7,20 g de copeaux de PLA, équivalant à 0,10 mol d’unité monomère, dans 1,0 L d’une solution aqueuse d’acide sulfurique (de formule H2SO4), que l’on porte à reflux. Après 8 heures de chauffage, on prélève un échantillon de V = 50,0 mL du liquide. On procède alors à un dosage par une solution étalonnée de soude de concentration [NaOH] = 0,10 mol.L-1, que l’on suit par conductimétrie. La soude, en tant que base forte, réagit d’abord sur l’acide sulfurique, que l’on considérera comme un diacide fort. La courbe  = f(Vsoude) qui porte la conductivité en fonction du volume de solution titrante versée montre deux points anguleux : l’un ayant pour abscisse Ve1 = 15,0 mL et le deuxième pour Ve2 = 45,0 mL. II-6- Ecrire la réaction de neutralisation (1) de l’acide sulfurique par la soude. II-7- Ecrire la réaction de neutralisation (2) de l’acide lactique par la soude. II-8- Donner les variations de la courbe  = f(Vsoude) : II-9- Calculer la concentration d’acide sulfurique présent dans la solution d’hydrolyse. II-10- Calculer la concentration d’acide lactique présent dans la solution d’hydrolyse. II-11- Quel est le taux d’avancement de l’hydrolyse après 8h ? Données : (H3O+) = 35,0 mS.m2.mol-1 ; (Na+) = 5,0 mS.m2.mol-1 ;(HO-) = 19,9 mS.m2.mol-1 ; REPONSES A L’EXERCICE II II-1- Groupements fonctionnels : H3C – C*H (OH) – COOH fonction acide carboxylique Carbone(s) asymétrique(s): * fonction alcool II-2- Représentation de Cram : II-3- (Cocher la réponse exacte) Conformères  Diastéréoisomères  Enantiomères  Identiques  Isotopes II-4- II-5- Fonction chimique : Ester II-6- Réaction (1) : H3O+ + HO-  2 H2O II-7- Réaction (2) : HO-CH(CH3)-COOH + HO-  H2O + HO-CH(CH3)-COO- II-8- Variations de la courbe  = f(Vsoude) (Cocher les réponses exactes) Pour 0 < Vsoude< Ve1 : croissante décroissante constante Pour Ve1 < Vsoude< Ve2 :croissante décroissante constante Pour Ve2 < Vsoude : croissante décroissante constante II-9- [H2S04] = [NaOH] x Ve1 / (V x 2) = 1,5.10-2 mol.L-1 II-10- [CH3CH(OH)COOH] = [NaOH] x (Ve2 – Ve1) / V = 6,0.10-2 mol.L-1 II-11- Taux d’avancement : 8h = n(CH3-CH(OH)-COOH) / n(unité monomère) = 60 % EXERCICE III Didier décide d’aller fêter la victoire de son équipe de football favorite à la suite d’un match inédit. Il part en voiture rejoindre des amis sur la place du village. Pris par l’euphorie et pour manifester sa joie, il décide d’utiliser sa corne brume dont la fréquence sonore est de fE=85 Hz. Un peu plus loin, sur la place du village, Zinedine perçoit le son de la corne de brume. Didier roule alors à une vitesse VE=50 km/h alors que Zinedine est à l’arrêt. La fréquence perçue par Zinedine sera symbolisée par fR. III-1- Quel est la nature du son émis par la corne de brume ? III-2- Quel est le nombre de dimension associé à l’onde émise par la corne de brume ? III-3- D’un transport de quoi s’accompagne la propagation de l’onde ? III-4- Donner l’expression du niveau sonore L, en fonction de l’intensité du son émis I par la corne de brume et l’intensité sonore de référence I0. (on rappelle que I0 = 10-12 W/m2) III-5- Quelle est l’unité associée au niveau sonore ? III-6- Calculer le niveau sonore de la corne brume perçu par Didier sachant que son intensité vaut I = 5 W/m2 au niveau de uploads/s3/ 2014-corrige-physique-s 1 .pdf