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Page 1 Niveau : 2BAC science Physique et chimie Année scolaire 2019/2020 Durée

Page 1 Niveau : 2BAC science Physique et chimie Année scolaire 2019/2020 Durée :2 Heures Exercice 1 (6pts) Partie 1 : Au cours d’une expérience de diffraction de la lumière monochromatique d’un laser traversant un trou de diamètre a. L’écran est situé à la distance D=2, 2m du trou. 1- Décrire le phénomène de diffraction observé sur l’écran pour une petite ouverture. 2- On admet que le demi-diamètre θ de la tache centrale pour une ouverture circulaire de diamètre a est de la forme θ = 1, 22.λ/ a. Déterminer une relation entre D, d et a tel que d le diamètre de la tache centrale. 3- Le même trou est éclairé par un autre laser de longueur d’onde ’, on obtient une tache centrale de diamètre d’<d. On déplace l'écran à une distance x vers la droite pour que d’= d. Calculer la valeur de la distance x. On donne   4- La longueur d’onde dans le vide du laser utilisé est λ = 633nm et le diamètre de la tache centrale observée sur l’écran d = 2, 0cm. Calculer : a- le diamètre a du trou b- la longueur d’onde λ ′ de la lumière du laser ? c- le diamètre d’ de la tache centrale 5- On éclaire maintenant le trou avec la lumière blanche. Sachant que le domaine visible situé entre =400nm et =800nm . Expliquez pourquoi le centre de la tache centrale apparaît blanc. Partie 2 : Un CD est constitué de polycarbonate de qualité optique dont l'indice de réfraction est n=1,55 pour la radiation lumineuse utilisée dans le lecteur CD. 1. Soit v la vitesse de radiation dans le polycarbonate, donner la relation entre les grandeurs physiques n, c et v. 2. Quelle grandeur caractéristique de la radiation du laser n'est pas modifiée lorsque son rayon passe de l'air dans le disque ? 3. Détermination de la longueur d'onde λ d'un laser CD. 3.1) Le laser utilisé pour lire les CD a une longueur d'onde λC = 780 nm dans le vide. Montrer que la longueur d'onde λ du laser CD dans le polycarbonate s’écrit sous forme . 3.2) Calculer λ. Exercice 2 (6pts) Partie 1 : Une lame vibrante en mouvement sinusoïdal de fréquence N, fixée à l'extrémité S d'une corde élastique SA très longue et tendue horizontalement, génère le long de celle-ci une onde progressive périodique non amortie de célérité v, Un dispositif approprié, placé en A, empêche toute réflexion des ondes. Le mouvement de S débute à l'instant t=0. Les courbes (1) et(2) de la figure ci-dessous représentent l'élongation d'un point M de la corde, situé à la distance d de S, et l'aspect de la corde à un instant t1. 1-Identifier, on justifiant la courbe représente l’aspect de la corde à l'instant t1. 2-Donnec le nombre d'affirmations justes parmi les affirmations suivantes : a- Le phénomène de diffraction ne se produit jamais pour une onde mécanique. b- Les ondes progressives périodiques sinusoïdales se caractérisent par une périodicité temporelle et une périodicité spatiale. c- L'onde qui se propage le long de la corde est une onde longitudinale. Page 2 d- La vitesse de propagation d’une onde mécanique ne dépend pas de l’amplitude de l'onde. 3- Par exploi1ation des courbes précédentes, déterminer : 3-1- la longueur d'onde λ, la période T et la célérité v de l'onde. 3-2-le retard temporel du point M par rapport à la source S de l’onde et déduire la distance d. 4-0n donne la relation qui lie la célérité v de l’onde, la tension F de la corde et sa masse linéique µ (quotient de la masse sur la longueur) : √ · 4-1-En utilisant les équations aux dimensions, vérifier l'homogénéité de la relation précédente. 4-2- La corde est-elle un milieu dispersif ? Justifier. 4-3- On double la tension F de la corde (F’=2F) sans modifier la fréquence N Déterminer dans ce cas la longueur d 'onde λ’. Partie 2 : La chauve-souris possède un sonar naturel : elle émet des impulsions sonores de fréquences pouvant atteindre 100 kHz qu'elle réceptionne après réflexion sur les obstacles .une chauve-souris émet une impulsion sonore alors qu'elle se trouve à 2.0 mètres d'un mur et qu'elle se déplace vers cet obstacle avec une vitesse Vitesse de chauve-souris est 5,0 m/s 1- quel type d'ondes sonores la chauve-souris émet-elle? justifier votre réponse . 2- si, une fois l'impulsion sonore émise, la chauve-souris continue son vol en ligne droite vers la mur au bout de combien de temps va-t-elle atteindre le mur ? on suppose maintenant que la chauve-souris n'avance pas entre l'émission et la réception de l'onde sonore : elle est donc à une distance D= 2,0 m 3- quelle est la vitesse des ondes sonores dans l'aire à température ambiante ? on notera cette vitesse V de son. 4- déterminer la durée au bout de laquelle la chauve-souris reçoit l'écho de l'impulsion sonore émise par la chauve-souris. 5- la chauve-souris peut-elle éviter le mur sachant que par réflexe naturel, son temps de réaction est de 100ms ? Exercice 3 (7pts) L'eau de javel est un produit chimique d'utilisation courante. C'est un désinfectant très efficace contre les contaminations bactériennes et virales. Le principe actif de l'eau de javel est dû à l'ion hypochlorite ClO- . Cet ion a à la fois un caractère oxydant et un caractère basique, Dans l'exercice on étudiera la cinétique de la décomposition des ions hypochlorite ClO-; Durant la conservation de l'eau de javel, les ions hypochlorite ClO- contenus dans cette eau se décomposent selon l'équation de la réaction: 2ClO(aq) 2Cl- (aq) + O2(g) . Dans des conditions expérimentales déterminées, on obtient les courbes de la figure représentant l’évolution de [CIO(aq)]=f(t) à deux températures 1 et 2, 1- l'ion hypochlorite ClO- a un caractère oxydant. Qu'appelle-t-on oxydant ? 2- Proposer une technique de suivi cinétique de la transformation étudiée, en justifiant votre choix. 3- Dresser le tableau d'avancement de la réaction (on notera V le volume de la solution étudiée supposé constant et [ClO(aq)]0 la concentration molaire de ClO- à t=O ), 4- Montrer que la concentration molaire de l'ion hypochlorite [ ClO- (aq)]1/2 à l'instant de demi-réaction t = t1/2 est . Déduire alors graphiquement t1/2, pour l'expérience réalisée à la température 2 . 5- Trouver, pour la température 1, la vitesse volumique de réaction à l'instant t=0 exprimée en mol.L-1. Sem-1 sachant que la droite (T) représente la tangente à la courbe de la température 1 au point d'abscisse t =0). 6- Comment évolue la vitesse de réaction au cours du temps? Donner une interprétation de cette variation en envisageant un facteur cinétique. 7- Comparer 1 à 2 en justifiant la réponse. uploads/Finance/ devoir-12.pdf