Contrôle  N° 03

Etude expérimentale d'un ressort.

Glissement sur un plan incliné.

Un précipité qui vaut de l'argent.

L'acide nitrique.

Correction

Énoncé

 

   

 

 

I- Étude expérimentale d’un ressort.

Le ressort à spires non jointives étudié a une masse négligeable devant

les masses marquées accrochées à son extrémité libre.

1)- On suspend des masses marquées croissantes à l’extrémité libre

d’un ressort accroché à une potence et on mesure l’allongement x du ressort.

Les résultats sont reportés dans le tableau ci-dessous.

Masse

m

suspendue

50 g

100 g

150 g

200 g

250 g

300 g

350 g

Allongement

x

9,0 mm

1,9 cm

3,0 cm

4,0 cm

5,1 cm

6,1 cm

7,2 cm

Poids P

0,50

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

-        Calculer la valeur du poids P des masses marquées en prenant g = 10 N / kg et

compléter le tableau.

-        Valeur du poids P :

-        P = m . g

-     P = 50 x 10 – 3 x 10

-     P 0,50 N

-        On utilise la même méthode pour compléter le tableau.

2)- Étude d’un cas :

a)-   Faire l’inventaire des forces s’exerçant sur la masse marquée lorsqu’elle est immobile.

-        Le solide est soumis à son poids du fait de son interaction avec la Terre

-        Le solide est soumis à la tension du ressort.

b)-   Que peut-on dire de la somme vectorielle de ces forces ? Justifier.

-        Le solide est immobile, en conséquence, il est soumis à des forces qui se

compensent d’après la réciproque du principe de l’Inertie :

-       

3)- Tracer le graphique T = f (x) représentant la valeur T de la tension du ressort en fonction

de son allongement x.

-        Modéliser la courbe obtenue par une fonction linéaire.

-     La constante de proportionnalité k est appelée constante de raideur du ressort. 

-        Dans quelle unité s’exprime-t-elle dans le S.I. 

-       Donner sa valeur. 

-       Justifier.

-        Graphique :

-        La constante de raideur du ressort s’exprime en N / m.

-        Valeur :  

II- Glissement sur un plan incliné.

À la sortie du camion, un déménageur fait glisser, vers le bas, un meuble sur un plan incliné

 faisant un angle α = 30 ° par rapport à l’horizontale. 

La vitesse du meuble de masse m = 80 kg est constante. 

La force exercée par le déménageur est parallèle au plan incliné, dirigée vers le haut et

de valeur F = 200 N.

1)- Faire le bilan des forces qui s’exerce sur le meuble.

-        Bilan des forces :

-     le poids du meuble ,

-     l’action exercée par le déménageur ,

-      la réaction du support .

2)- Donner la relation qui lie ces différentes forces. Justifier.

-       Relation qui lie ces différentes forces

-        Le meuble se déplace d’un mouvement rectiligne uniforme,

-    les forces extérieures appliquées au meuble se compensent

d’après la réciproque du principe de l’Inertie :

-       

3)- Représenter ces forces sur un schéma. Choisir une échelle judicieuse.

-        Schéma : 

-        P = m . g = 800 N et F = 200 N :

échelle : 1 cm 100 N

 

4)- Donner les caractéristiques de la réaction du support.

-        Caractéristiques de la réaction du support

-        Réaction du support :

-     Valeur de la réaction : R 720 N

-     (Mesure du représentant : R ≈ 7,2 cm),

-     angle par rapport à la normale au support : β 16 °.

5)- En déduire la valeur de la résultante des forces de frottement. Donnée : g = 10 N / kg.

-        Valeur de la résultante des forces de frottement

-        Par construction, on trouve : RT 200 N

-     (Mesure du représentant : RT ≈ 2,0 cm)

III- Un précipité qui vaut de l’argent.

On mélange un volume V1 = 100 mL de solution S1 de chlorure de calcium

{Ca 2+ (aq) + 2 Cl(aq)} et un volume V2 = 100 mL de solution S2 de

 nitrate d’argent {Ag + (aq) + NO3(aq)}.

Les deux solutions ont la même concentration C = 1,00 x 10 – 2 mol / L en soluté apporté.

On observe la formation d’un précipité blanc de chlorure d’argent.

1)- Déterminer la quantité de matière n1 d’ions chlorure Cl présents dans la solution S1

-         Quantité de matière n1 d’ions chlorure Cl présents dans la solution S1

-        De la formule de la solution de chlorure de calcium, on déduit :

-     [Cl] = 2 C = 2,00 x 10 – 2  mol / L

-        n1 = [Cl]. V 1

-     n1 =  2,00 x 10 – 2  x 0,100

-     n1   2,00 x 10 – 3  mol

 

2)-  Déterminer la quantité de matière n2 d’ions argent Ag + présents dans la solution S2

-        Quantité de matière n2 d’ions argent Ag + présents dans la solution S2

-        De la formule de la solution de nitrate d’argent, on déduit :

-     [Ag +] =  C = 1,00 x 10 – 2  mol / L

-        n2 = [Ag +]. V 2

-     n2 =  1,00 x 10 – 2  x 0,100

-     n2   1,00 x 10 – 3  mol

 

3)- Écrire l’équation bilan de la réaction de précipitation.

Ag + (aq)   +    Cl (aq)    →   AgCl (s)

IV- L’acide nitrique.

Une solution S d’acide nitrique a une densité d = 1,42.

Son pourcentage massique a pour valeur P = 69,0 %.

L’acide nitrique est constitué de molécules polaires.

On donne : formule de l’acide nitrique H N O3 ;

Masse molaire moléculaire de l’acide nitrique M = 63,0 g / mol,

masse volumique de l’eau : m = 1,00 kg / L

1)- Définir une molécule polaire.

-     Définition : molécule polaire 

-        Une molécule polaire est une molécule dont le barycentre des charges positives est

différent de celui des charges négatives. 

-        C’est une molécule qui se comporte comme un dipôle électrostatique.

2)- Écrire l’équation de dissolution de l’acide nitrique dans l’eau en utilisant le fait que

l’acide nitrique est une molécule polaire.

H N O3 (aq) + H2O (ℓ)         H3O+ (aq)    +     NO3 (aq)

3)- Déterminer la valeur de la concentration C de cette solution S.

-        Valeur de la concentration C de cette solution S :

-