Série D - Sciences Physiques

BACCALAUREAT DE L’ENSEIGNEMENT GENERAL – MADAGASCAR

Série : D -  SESSION 2003

 

Epreuve de : Sciences Physiques

Durée : 3 heures  15 minutes 

 

CHIMIE OGRANIQUE                     (3 pts )

1° -  L’addition d’eau sur le butène–2  conduit à un composé A , chiral.

Donner la représentation en perspective des énantiomères de A.                                                                   

2° -  On oxyde le composé A par une solution de permanganate de potassium en milieu acide. On obtient un composé C de masse 3,6 g.

a)     – Ecrire l’équation bilan de la réaction redox et nommer les composés A et C.                                      

b)      – Calculer la masse du composé A oxydé.                                                                                                  

On donne :                      H = 1g mol ^–1             C = 12g mol ^–1                       O = 16g mol ^–1

                                    

                       

 

 CHIMIE GENERALE                       ( 3 pts )

 

On dissout 0,9 g d’éthylamine  dans 100 cm³ d’eau. On obtient une solution S de pH = 12 à 25°C.

1° - Ecrire l’équation traduisant la réaction de l’éthylamine avec l’eau en justifiant l’écriture. L’acide conjugué de l’éthylamine est l’ion éthylammonium .                                               

2° - Calculer les concentrations des espèces chimiques présentes dans S à l’équilibre et en déduire le  du couple                                                                                 

3° - Quel volume V_A d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration C_A = 10 ^–1 mol I^–1 faut-il ajouter à 20 cm³ de S pour obtenir un mélange dont le pH est égal au pk_A du couple ?                                                                                                             

On donne :           H = 1g mol ^–1  C = 12g mol ^–1          N = 14g mol ^–1           log 19  1,3.

 

 

ELECTROMAGNETISME               (4 pts )

Dans ce problème on prendra  j 10 et on négligera le poids du proton.

1.       Un proton de vitesse pénètre dans une région de l’espace où règne un champ magnétique uniforme  orthogonal à .

a) – Montrer que le mouvement du proton dans cette région est circulaire uniforme.                                                      

      b) – Calculer le rayon de la trajectoire pour V₀ = 500 km s^–1 et B = 0,1 T. On donne : masse du proton

, charge d’un proton  q =1,6 .10^–19 C.                                                        

2.       Une prise maintient entre ses bornes une tension   .

a) – On branche entre les bornes de la prise un conducteur ohmique de résistance R. L’intensité efficace du  courant qui traverse R est alors 5 A. Calculer R.                                                

 b) – On branche maintenant en série entre les bornes de la prise un condensateur de capacité C variable et    une bobine d’inductance L = 0,1H et de résistance R = 20 .

 - Pour quelle valeur C₁ de la capacité C le circuit est-il en résonance d’intensité ?               

- On donne à la capacité C la valeur C₂ =270 F. Calculer l’impédance Z du circuit et l’intensité efficace du courant qui traverse le dipôle.

                                                                                                                                                      

 

PHYSIQUE NUCLEAIRE                (2 pts )

Le nucléide du polonium  est radioactif du type . La demi-vie radioactive est T=140 jours.

1.       Calculer, en MeV par nucléon, l’énergie de liaison par nucléon de ce radioélément.                   

2.       Donner la nature et les propriétés du rayonnement et écrire l’équation traduisant la désintégration de.                                                                                                               

3.       A l’instant t = 0, on dispose d’un échantillon contenant une masse m₀ =2,10 g de   radioactif.

   Calculer l’activité radioactive de cet échantillon à l’instant t=560 jours.        

            On donne :      - masse d’un noyau    m = 195559,76 MeV/c²

- masse d’un proton               m_P = 938,30 MeV/c²

- masse d’un neutron             m_n = 939,60 MeV/c²

- masse molaire de     M = 210 g mol^{– 1} 

- Nombre d’Avogadro                       

-     

-      Extrait du tableau périodique :

Elément	Pb	Bi	Po	At	Rn
Z	82	83	84	85	86

OPTIQUE GEOMETRIQUE            ( 2 pts )

On accole une lentille mince convergente  de distance focale =20 cm et une lentille mince convergente  de distance focale. On obtient un système mince L de centre O et de vergence C=15 .

   1.   Calculer la distance focale  de la lentille .                                                         

2.   A l’aide de ce système accolé, on observe un objet réel AB de hauteur h =1 cm, situé à 10 cm de ce système. AB est perpendiculaire à l’axe optique et A est situé sur cet axe.

a)  Déterminer par calcul les caractéristiques de l’image A’B’.                                               

b)  Vérifier ces résultats à l’aide d’une construction géométrique sur le document 1.b/   

 

MECANIQUE                        ( 6 pts )

Dans ce problème on négligera tous les frottements et l’action de l’air. On prendra 

Un corps ponctuel (C) de masse  m = 50 g est en mouvement sur la face intérieure d’une demi- sphère de centre A et de rayon =50 cm. Au bord inférieur O de la demi- sphère, on lance le corps (C) avec une vitesse horizontale. Sa trajectoire est un demi-cercle de diamètre OS contenu dans un plan vertical. Au point M de la trajectoire, la position du corps (C) est repérée par l’angle tel que

1.       Etablir en fonction de V₀ et éventuellement de m :

a) – l’expression de la vitesse V du corps (C) au point M.                                                                         

b) – l’intensité de la force  exercée par la demi- sphère sur (C) au point M.                                     

2.       Donner en fonction de  et éventuellement de m, la vitesse de (C) et l’intensité de  au sommet S.                                                                                                                                                 

3.       On prend V₀ = 6 m s^–1.

a) – Donner les caractéristiques du vecteur vitesse   du corps (C) au point S.                                

b) – À partir point S, (C) tombe dans le vide avec la vitesse. Il tombe au point B situé dans le plan horizontal contenant le point O. Les points O, S et B sont situés dans un même plan vertical.

 – Donner l’équation cartésienne de la trajectoire du mouvement de (C) à partir de S dans le repère     (Sx, Sy). On prendra V_S = 4 m s^–1.                                          

 – Calculer la durée de la chute.                                                                    

 Document 1a/