Série C - Sciences Physiques

BACCALAUREAT DE L’ENSEIGNEMENT GENERAL – MADAGASCAR

Série : C -  SESSION 2011

 

Epreuve de : Sciences Physiques

Durée : 4 heures   

 

I-             CHIMIE ORGANIQUE

L’oxydation ménagée d’un monoalcool saturé par une permanganate de potassium ne milieu sulfurique donne un composé organique B. Ce composé B obtenu a une masse molaire et donne un test positif avec le 2,4- DNPH et avec la Liqueur de Fehling.

1-    Déterminer la nature de B.                                                                                     

2-    En déduire la formule semi développée de A et de B ainsi que leur nom respectif.

3-    a)Ecrire les deux demi - réactions rédox correspondant à l’obtention de B.         

b) En déduire l’équation – bilan ionique de l’oxydation                                           

 

II-            CHIMIE GENERALE :

1-Rappeler la définition d’un acide et celle d’une base, selon la théorie de Brönsted.

2- Une solution aqueuse d’acide chlorhydrique a un pH = 2. A l’aide de l’eau distillée, on dilue cette solution  fois.

a) Que devient le pH de la solution ainsi obtenue ?                                                     

b) Faire la représentation graphique de la fonction pH = f (k), pour .         

3- Dans  d’une solution aqueuse d’ammoniac de concentration molaire, on verse un volume v   d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration molaire .

a) Ecrire l’équation-bilan de la réaction qui se produit.                                                 

b) Quelle est la valeur de v pour obtenir une solution de pH = 8,2 ? 

On donne                                                                          

 

III-           PHYSIQUE NYCLEAIRE

On considère la famille radioactive dont le nucléaire père est l’uranium  et le nucléaire final stable, le plomb . Le radium  est un nucléide de cette famille qui , à la suite de désintégration de type  et de type , conduit au plomb

1-    Quels sont les nombres de désintégrations de type  et de type  permettant de passer du noyau  au noyau  ?                                                                                             

2-    On considère un échantillon contenant une masse  de radon, à une date choisie comme origine des temps. La période du radon est de 3,825j.

a)    Déterminer la masse de radon restant au bout de n périodes. En déduire la masse de radon désintégrée au bout de n périodes.                                                                                      

b)    Calculer la durée nécessaire pour la désintégration des 4/9 de la masse de radon.

 

IV-          OPTIQUE

1-    Une lentille  de distance focale   donne d’un objet réel AB, situé à 10 cm devant son centre optique, une image .

a)    Donner les caractéristiques de l’image .                                                       

b)    Retrouver ces résultats graphiquement.                                                                

Echelle : 1/5 sur l’axe principal.

2-    On accole à la lentille , une lentille  de distance focale .Le système ainsi obtenu donne de l’objet AB, toujours situé à 10 cm, une image  réelle et de même grandeur que l’objet.

a)    Quelle est la distance focale  du système accolé ?                                          

b)    En déduire.                                                                                                         

 

V-           ELECTROMAGNETISME

A- On établit, entre deux plaques métalliques parallèles et verticales A et B, une différence de potentiel . Un proton, animé d’une vitesse  perpendiculaire aux plaques, pénètre, en O, dans l’espace compris entre A et B (voir figure1). Cette particule chargée sort de cet espace au point S, avec une vitesse  perpendiculaire à la plaque B.

Déterminer le signe et la valeur de la tension, sachant que  et .  

On donne : - masse du proton :  

-          charge élémentaire :

On néglige le poids du proton devant la force électrique. La particule évolue dans le vide.

B-Un  dipôle comprend, en série, une résistance, une bobine non résistive d’inductance L = 0,4H et un condensateur de capacité . Entre les bornes de ce dipole, on applique une tension alternative sinusoïdale , de valeur efficace  et de pulsation  réglable. L’intensité instantanée du courant qui circule dans circuit s’écrit.

1-a) Pour quelle valeur  de la pulsation, l’intensité su courant  est- elle en phase avec la tension  ?                                                                                                                      

b) Calculer, pour cette pulsation , les valeurs numérique des rapports  .

Avec (tension efficace aux bornes de la bobine).

            (tension efficace aux bornes du condensateur)

3-    On appelle bande passante, notée , le domaine continu de pulsations de valeurs limites  (avec )  telles que, à ces limites, les déphasages vérifient :

a)Montrer qu’il existe une relation simple entre , et R et L

b) Calculer .                                                                                                   

 

PROBLEME DE MECANIQUE

Partie 1

On considère les points A, B, C, D d’une piste se trouvant dans un plan vertical contenant deux point O et I.

AB est une piste rectiligne de longueur  formant un angle  avec le plan horizontal contenant les points A, I,O.

BD est une circulaire de centre I et de rayon R= 0,9 m (voir figure2).

Un solide ponctuel de masse m= 125 g à été lancé an A et glisse sans frottement jusqu’au point B. En arrivant en B, il atteint une vitesse. Dans la portion BC, le solide est soumis à une force de frottement  qui s’oppose à la vitesse. Il arrive en C avec une vitesse nulle, puis aborde la partie CD sans frottement jusqu’à ce qu’il quitte la piste en D.

1-    Quel est le module du vecteur vitesse  ?                                                          

2-    Quelle est l’intensité de la force de frottement  ?                                               

3-    Sur la piste CD, la position M du solide est repérée par l’angle .

Exprimer en fonction de R, g et  le module de la vitesse du solide au point M. Calculer cette vitesse en D.                                                                                                           

4-    Exprimer en fonction de m, g et  l’intensité N de la réaction de la piste sur le solide au point M de la piste CD.  Quelle est la valeur de N en D ?                                

5-    a)Exprimer dans le repère  l’équation de la trajectoire du mouvement du solide quand il quitte le point D.                                                                             

b) A quelle distance du point O, cette trajectoire coupe-t-elle l’axe  ?            

On donne : et   .

Partie 2 :

On néglige tous les frottements  et on prend 

Considérons un système constitué d’un disque homogène de masse M et de rayon R= 10 cm et deux solides ponctuels identiques et de même masse m=250g. Ils sont fixés à la périphérique du disque aux points A et B tels que le triangle AOB soit équilatéral et M = 3m  (voir la figure 3.a).

Le système est mobile dans un plan vertical et oscille autour d’un axe horizontal  passant par le point O situé à la périphérique du disque.

1-    Montrer que :

a)où R est le centre d’inertie du système.

b) son moment d’inertie par rapport à l’axe  est                                            

2-    A partir de la position d’équilibre stable, on écarte le système d’un angle, puis on l’abandonne sans vitesse initiale.

a)Déterminer la période des petites oscillations.

b) Quelle est la longueur du pendule simple synchrone au pendule pesant ?             

3-Un ressort horizontal à spires non jointives de raideur  est fixé au point O’, diamétralement opposé à O, du système précèdent, comme l’indique la figure 3b. Le nouveau système (disque – ressort ) est situé dans un plan vertical.

A partir de la position d’équilibre, on écarte le système d’un angle  petit, puis on l’abandonne sans vitesse initiale.

En appliquant la conservation de l’énergie mécanique totale, établir l’équation différentielle du mouvement.                                                                                                                           

On donne :