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Ministère de l’éducation Direction régionale de l'enseignement de Gabès Devoir

Ministère de l’éducation Direction régionale de l'enseignement de Gabès Devoir de contrôle n°4 Profs : Daghsni Said Niveau : 4ème Date: 23/04/2017 Durée:2h Lycée : Taher El Hadded Matière : Sciences physiques Section : Sc.nat 2 Chimie (9 points) Exercice n°1 (Dosage acide - base) (6 points) : Un volume VA=20 mL d'une solution (S) d'acide éthanoïque CH3CO2H de concentration initiale inconnue CA est dosée par une solution d'hydroxyde de potassium KOH de concentration CB=2.10-2mol.L-1. A l'aide d'un pH-mètre , on relève le pH du mélange pour chaque addition d'un volume VB de la solution de KOH . On trace la courbe pH=f(VB) (fig1) . 1°/ a) Montrer que l'acide éthanoïque en un acide faible . b) Déterminer , en justifiant , la valeur de pKa du couple CH3CO2H/CH3CO2 - . 2°/ a) Donner la valeur du pH à l'équivalence . b) Déduire la nature de la solution à l'équivalence . 3°/ a) Écrire l'équation de la réaction du dosage . b) Justifier la nature de la solution à l'équivalence . 4°/ a) Calculer la valeur de la constante d'équilibre de la réaction de dosage . b) Déduire un caractère de cette réaction . 5°/ Calculer la valeur de pKa du couple CH3CO2H/CH3CO2 - sachant que le pH initiale de la solution (S) est 3,34 et que l'acide est faiblement ionisé . 6°/ Déterminer la concentration CA de la solution acide (S) . 7°/ Justifier théoriquement la valeur de pH à l'équivalence . 8°/ Parmi les indicateurs colorés suivants , lequel est le mieux approprié pour le dosage de l'acide éthanoïque . Indicateur coloré Hélianthine Bleu de Bromothymol Phénolphtaléinne Zone de virage 3,2---------4,4 6,2-------------7,4 8,0--------------10,0 Exercice n°2 (Les amides) (3 points) : 1°/ Écrire la formule semi-développée des amides suivants : a) 2-méthylpropanamide. b) N,N-diméthyléthanamide. c) N-éthyl,N-méthylbutanamide. 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 P1 2°/ Déterminer la formule brute et préciser le nom de chacun des amides suivants : a) b) c) Physique (11 points) Exercice n°1 (oscillations mécaniques forcées) (5,25 points) : Un solide (C) de masse m est attaché à un ressort (R) de raideur k = 40 N.m-1 et de masse négligeable. Le solide (C), peut glisser sur un banc à coussin d’air horizontal. On désigne par x l’abscisse de G et v sa vitesse dans le repère (O, i ) parallèle au banc. Le solide (C) est soumis, au cours de ses oscillations, à une force excitatrice F(t)= 2,4.sin (ω.t + φF ).i et à une force de frottement de type visqueux f=- h.v avec h = 0,8 kg.s-1. 1°/ Sachant que pour un dipôle RLC série soumis à une tension alternative sinusoïdale u(t) = Um.sin(ω.t + φu ) , l’équation différentielle en i(t) est : et sa solution est de la forme : i(t) = Im.sin (ω.t + φi ) , a) Faire une construction de Fresnel relative à l’équation différentielle en i(t) dans le cas d’un circuit capacitif. b) Déduire les expressions suivantes : et 3°/ En précisant l’analogie utilisée, écrire :  a) l’équation différentielle en v(t) de l’oscillateur mécanique étudié.  b) les expressions, de l’amplitude Vm de v(t) et de cos(φv – φF ) 4°/ Pour une fréquence N1 de l’excitateur, le système approprié d’acquisition permet d’obtenir la courbe v = g(t) de la figure 3 . 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 P2 a) Déterminer graphiquement la fréquence N1 et l’amplitude Vm de v(t) . b) Déterminer le rapport Fm/Vm . c) donner sa signification physique . d) En déduire que l’oscillateur est en état de résonance de vitesse. e) Justifier que φF = 0 rad . 3°/ a) Donner l’expression de la puissance mécanique moyenne de cet oscillateur. b) Calculer sa valeur pour N= N1 . 4°/ pour une valeur N2 de la fréquence de l’excitateur, l’amplitude des oscillations devient maximale. a) Donner le nom du phénomène qui a lieu dans l’oscillateur pour la fréquence N2 . b) Quel risque peut avoir lieu . c) Comment peut-on éviter ce risque . 5°/ Dans le cas d’un circuit RLC série, un phénomène analogue peut être observé à une valeur ωr de la pulsation de la tension excitatrice u(t) tel que : a) Comparer, sans calcul, N1 et N2 . b) Déterminer, par analogie, N2 . 6°/ a) Montrer que : b) Déduire l’expression de l’élongation x(t). Sachant que Xm = 15,3 cm . Exercice n°2 (ondes mécaniques progressives) (5,75 points) : On produit à la surface de l'eau d'une cuve à ondes , par l'intermédiaire d'une fourche à une seule pointe une onde progressive sinusoïdale . La pointe affleure la surface de l'eau en un point S. L'équation horaire du mouvement de S est : yS(t) = 2.10-3.sin(100.π.t + φS) pour tout t≥0 . yS en (m) et t en (s) . S commence à vibrer à t=0s dans le sens négatif descendant . On néglige tout phénomène d'amortissement , de dilution d'énergie et de réflexion . 1°/ Expliquer pourquoi les bords de la cuve sont couverts par de la mousse . 2°/ L'onde produite à la surface de l'eau est-elle transversale ou longitudinale ? Expliquer . 3°/ Montrer que la phase initiale du mouvement du point S est φS=0 rad . 4°/ Déterminer , en appliquant le principe de propagation ,l'équation horaire de mouvement d'un point M de la surface de l'eau située à la distance x de S . 5°/ En lumière stroboscopique et pour une fréquence Ne=50 Hz , la mesure de la distance entre la 1ère ride crête et la 5ème ride crête comptés à partir de S donne d=x5-x1=4cm . a) Préciser s'il s'agit d'une immobilité apparente ou non ? b) Déterminer la longueur d'onde λ de l'onde qui se propage à la surface de l'eau . c) Déduire la célérité C de cette onde . 6°/ On considère un point M d'abscisse x=1,25 cm . a) Déterminer l'équation horaire yM(t) de son mouvement . b) Comparer son mouvement à S . c) Représenter les diagrammes de mouvement de S et de M . 7°/ a) Établir l'équation de l'onde à la date t=0,04 s . b) Représenter une coupe transversale de la surface de l'eau par un plan vertical passant par S à cette date t=0,04s . 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 P3 uploads/s3/ devoir-de-controle-n-2-semestre2-sciences-nat-2017 2 .pdf