Contrôle commun Janvier 2001

Première S

Sciences Physiques

énoncé

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A- Physique :

I- Un mobile pas toujours mobile.

II- Chute libre d’une bille d’acier avec vitesse initiale.

B- Chimie :

I- Canalisations obstruées.

II- Une pile qui vaut de l'or.

A- Physique :

I-  Un mobile pas toujours mobile.

On a réalisé 3 expériences avec le même mobile S de masse m.

Ce mobile est muni d’une soufflerie qui lui permet de se déplacer sur coussin

 d’air.

Le mobile est autoporteur lorsque la soufflerie est en marche et l’on peut négliger

les forces de frottements.

Lorsque la soufflerie est à l’arrêt, le mobile n’est plus autoporteur et les

 frottements ne sont plus négligeables.

Les expériences 2 et 3 permettent de déterminer les valeurs des composantes

 tangentielle RT et normale RN de la réaction du support.

1)- Le mobile S est suspendu à un dynamomètre par une ficelle de poids

 négligeable (voir l’expérience 1).

En appliquant les conditions d’équilibre et le principe de l’interaction, montrer

 que l’intensité de la force exercée par la ficelle sur le dynamomètre est égale à

 l’intensité du poids du mobile S.

En déduire l’intensité P du poids du mobile S.

 

 

 

 

 

2)- Exploitation des expériences 2 et 3 :

a)-  A l’aide de l’expérience 2, déterminer la valeur de l’angle d’inclinaison α du

 support par rapport à l’horizontale.

b)-  A l’aide de l’expérience 3, déterminer les valeurs de RT et de RN.

 

La soufflerie étant arrêtée (voir expérience 3), on augmente progressivement

 l’inclinaison du support.

Le coefficient de frottement  est pratiquement constant et μ = 0,60.

c)-  Montrer qu’il existe une valeur α0 de l’angle α et un sens du vecteur vitesse

 pour lesquels le mobile est en translation rectiligne uniforme.

d)-  L’angle α est supérieur à α0 .

On abandonne le mobile sans vitesse initiale.

Décrire qualitativement son mouvement.

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II- Chute libre d’une bille d’acier avec vitesse initiale.

Figure 1.  échelle de représentation de la trajectoire : ½

Temps séparant deux points consécutifs : τ = 25 ms.

  

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1)- Calculer, en m/s, les valeurs des vitesses instantanées aux points A1, A6 et

A10.

2)- Tracer les vecteurs vitesses en ces points. Expliquer la méthode utilisée.

 Échelle : 1 m/s ↔ 4 cm

3)- Que peut-on en déduire pour le mouvement de la bille ?

4)- On considère le système formé par la bille. Faire le bilan des forces appliquées

 à la bille. Donner les caractéristiques de chaque force.

Le système est-il pseudo-isolé ? Justifier la réponse.

5)- Que peut-on déduire à propos du vecteur vitesse du centre d’inertie du

 système ? Ce résultat est-il en accord avec les résultats des questions 2)- et 3)- ?

 

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B- Chimie :

I- Canalisations obstruées.

Pour déboucher les canalisations, on utilise des produits domestiques qui sont des

 solutions concentrées d’hydroxyde de sodium (lessive de soude) contenant

 quelques adjuvants que l’on néglige.

On se propose de préparer une solution diluée à l’aide de l’une d’entre elles.

 Matériel mis à disposition :

-  Pipettes jaugées de 5 mL, 10 mL, 20 mL.

-  Pipette graduée de 10 mL.

-  Pipeteur ou propipette.

-  Fioles jaugées de 50 mL, 100 mL, 200 mL, 250 mL, 500 mL.

-  Béchers gradués de 50 mL, 100 mL, 250 mL.

-  Éprouvettes graduées de 10 mL, 50 mL, 100 mL, 250 mL.

-  Gants et lunettes de protection.

 Produits disponibles :

-  Eau distillée

-  Produit déboucheur 1,00 L

 Données :

-  Masse molaire de l’hydroxyde de sodium : M(NaOH) = 40,0 g.mol-1.

-  Masse volumique de l’eau : μ0 = 1,00 kg / dm3

Le fabricant indique :

Produit déboucheur :

Substance corrosive (C).

la densité d = 1,21

Le pourcentage massique en

hydroxyde de sodium :

 P (NaOH) = 20,0 %

 

2)- Concentration de la solution commerciale :

a)- Calculer la masse m’ de un litre de solution commerciale.

b)- Calculer la masse m, d’hydroxyde de sodium, contenue dans un litre de

 solution commerciale.

c)-  En déduire la quantité de matière n, d’hydroxyde de sodium, contenue dans

 un litre de solution commerciale.

d)-  Montrer que la concentration molaire volumique de la solution commerciale

 S1 a pour valeur C1 = 6,05 mol / L. En déduire le titre massique tm de la

 solution.

3)- On veut diluer la solution commerciale pour obtenir un volume V2 = 200 mL

 de solution S2 de concentration .

-    Faire des schémas légendés représentant les différentes étapes de la

 préparation de la solution S2.

-    Indiquer aussi les précautions à prendre pour la réalisation de la dilution.

 Justifier l’utilisation de chaque matériel ou produit.

 

4)- Écrire l’équation bilan de la réaction de dissolution de l’hydroxyde de sodium

dans l’eau.

-    En déduire la concentration des ions présents dans la solution S2.

 

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II-  Une pile qui vaut de l'or.

On réalise une pile en associant les deux demi-piles faisant intervenir les couples

oxydant / réducteur suivants :

Au 3+ / Au et Ag + / Ag

1)- Dessiner cette pile, indiquer la polarité des électrodes et déterminer sa f.é.m.

Donner son schéma conventionnel.

2)- nommer chaque électrode, donner les réactions aux électrodes et indiquer s'il

 s'agit d'une réduction ou d'une oxydation.

3)- Écrire l'équation bilan de la réaction qui s'effectue lorsque la pile débite du

 courant.

4)- On laisse la pile fonctionner pendant Δt = 3 h.

On constate que la masse de l'électrode d'or a varié de m = 98 mg.

5)- La masse de l'électrode d'argent a-t-elle augmenté ou diminué ?  Justifier.

Calculer la variation de masse m' de l'électrode d'argent.

6)- Calculer l'intensité supposée constante I du courant qui a circulé.

Données :

 

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