Première S2- Année Scolaire: 2012-2013
DEVOIR EN COMMUN N°l DE SCIENCES PHYSIQUES DUREE (2HEURES) ·1
EXERCICE 1:
PARTIE A: Un composé organique, constitué de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, a pour atomicité 13. Sa molécule comporte 2 fois plus d'atomes d'hydrogène que d'atomes de carbone et que sa masse molaire est voisine de 72g/mol. A-Il Déterminer sa formule brute. A-2/ Donner toutes les formules semi-développées possibles de ce composé, sachant qu ' il y' a une double liaison entre un atome de carbone et un atome d'oxygène.
PARTIEB: On réalise dans un eudiomètre la combustion complète d'un volume V=2,5L d'un composé organique essentiellement formé de carbone, d'hydrogène et d'oxygène en présence d ' un volume V 1 de dioxygène. Après combustion et retour aux conditions initiales, le volume de gaz dans l'eudiomètre est Vgaz=25,5L. Ce volume de gaz mis en contact avec la potasse est ramené à 18L. Ces 18L sont absorbable par le phosphore. B-11 On désire réaliser la synthèse de l'eau en mélangeant le volume V 1 de dioxygène avec un excès de dihydrogène. Il se forme un volume V'=56L d'eau. Calculer le volume V 1 de dioxygène. B-2/ Ecrire l'équation-bilan équilibrée de la réaction de combustion. B-3/ Calculer le volume de C02 formé ainsi que le volume de 02 entré en réaction. 8-4/ En déduire la formule brute du composé, sachant que sa masse molaire est de 58g/mol. B-5/ Ecrire deux formules semi-développées possibles, sachant qu'il y' a une double liaison ente un atome de carbone et un atome d'oxygène. Données: tous les volumes gazeux sont mesurés dans les conditions où le volume molaire est V m=25L/mol. La potasse absorbe le C02 et le phosphore Je 0 2.
-+
-+
F
1 1 Calculer 1' intensité F de la force exercée par 1' ouvrier perpendiculairement à 1 'extrémité de la manivelle pour tourner le treuil avec une vitesse angulaire constante ro=20tours/min.
-+ 2/ Calculer le travail et la puissance de la force F qui s'exerce sur le treuil lorsqu ' il effectue 40tours.
- -+ 31 Calculer le travail du poids P qui s'exerce sur la charge pour 40tours.
-+ 4/ Calculer le travail et la puissance de la force de frottement f qui s'exerce sur la charge pour 40tours. Prendre g=lON/kg et 7r-3,14 EXERCICE3: Une planche AB homogène de longueur L=1,5m et de masse m=3,5kg repose contre un mur vertical de telle sorte que son pied B est à une distance d=OB=75cm du mur. Le contact de la planche avec le mur en A s'effectue sans frottement alors que le contact avec le sol en B s'effectue avec une frottement d'intensitéf=2,5N. La planche glisse lentement sur le mur pour finalement s'allonger sur le sol. 11 Faire le bilan des forces qui s'exercent sur la planche. 2/ Calculer le travail effectué par ces forces au cours de ce mouvement. Prendre g=lON/kg.
B
sol
A
0
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Lv ci~ (Seydlhfilim&in~~ L~Ve '' ·•': ·' Première S2- Année Scolaire: 2012~2013 Cellule d'animation pédagpgique . ,
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CORRIGE DU DEVOIR EN COMMUN N°l DE SCIENCES PHYSIQUES
{
x+y+z=13 _· . . {x=4 On a le système suivant: y= 2f => y= 8 =>La formule brute est C4Hs0. A rt
là+ y+ I6z = 72 z = 1 A-2/ Formules semi-développées possibles:
cH3 o o/rt 1 . Il
H3C-' -CH-' ·-C-H
1
L ' équation-bilan de la synthèse de l'eau est: 02 + 2 H2 ---+ 2 H20.
D'après le bilan molaire on a: ni= n' ~ LL = _f:__ => 1 v]=·· v.l_ AN/ VI= 56 = 28L 1 Vt = 28LI - ~ f rt 2 Vm 2Vm ·2 2
B-2/ Ecriture de l'équation-bilan équilibrée de la réaction de combustion:
CxHyOz + (x + f. - ~) 02 ---+ x C02 + f. H20 .) Al t 4 2 2 r
B-3/ Calcul du volume de C02 formé ainsi que le volume de 0 2 entré en réaction.
-Volume de ÇQ~ f0tn1é: IV,(COz) = Vgaz-l8L 1 AN/ Vt(C02) = 25,5- 18 = 7,5L ; , i :, , ;' { ~ ; IJi '.;i . , :, · . ." ,--' - · · _ .. _:_:: ·-----,
-Volume de 02entré en- ~éaction: IV(02) =v] -18LI AN/ V(02) = 28-18 = IOL
B-4/ Déduction de la formule brute du composé.
D' , l' · · b·t 4nt :n,. 2n4 1 , . a pres equatton- r an. on. a: n = , . . . ' .. . i"f 7 = ,--;--;-:- et on aura e systeme survant:
{ xl;;+ y+ 16z ~ s~ : '{ ~ : 36 :::ul~bru~ ,,~ C3H,O ~ ~ 4x+y-2z= 16 z= 1
B-5/ Deux formules semi-développées possibles.
~ ~ftt'' . ~ . "~cr t H3C--C--CH3 H3C--CH2-C--H
EXERCICE 2: 1- "t'~(;; ~
IVt<COz)=7,5LI olçtt lv<oll~to~l o1( tt ·
' .. . .' i : .• ! ' ~ '
1/ Calcul de l'intensité F de la force exercée par l'ouvrier perpendiculairement à l'extrémité de la manivel~e. On fait l'étude de l'équilibre des deux systèmes treuil et charge de masse M
- Pour le treuil on aura: Tk FxL , r
-Pour la charge de masse Mon aura: T= Psina + J; avec/= {o L · · 1 ~ d FxL P( . 1 ) . a tension etant a meme on a one: - = sm a +- =>
r 10
~
· '-:• • '
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~Calcul du travail: W(Î) = !M(Î) x 9 AN/ W(i-) = 225x0,4x 21tx40 = 22§98 J . 1 w<h = 22608.JI A1~.t , Ça!Cllt,~Jll.p~';>"t~t = !M<h x en ~~ ,;;:~FJ = zzs~o,4~zo;gi<S~~ss.4 ~'f~~ ~ 188,4 w ( ~ tt
. . . . . . . ,. ' ' :~ . . . ,,"" .. : -.. -. : ; ... -.. r \x(.-- :· ~ _~\' l · · · .. \ -~-, ': •. .. -+
· 3/Calcul du tràvail du poids P qui s'exerce sur la charge.
W(Î')= ~Ph ; h = dxsina ; avec d=801tr => 1 W(1, = -Mgx801trxsmal
ANI w(P-r. cJ50.Q~80x3,14xO,l~Sin30 = -18840 r 1 w<b = -18840 JI A,( ~t ....
4/ Calcul du travail et de la puissance de la force de frottement/ qui s'exerce,~ur la charge.
- Calèuldutravail de la force de frottement j: WÛ) = ~ fxd => 1 W(Q = ~ !X801trl
ANI wifr=- I50~80x3 ', t4xO,I~ ~3768 J lww =- 3768 JI -"1t t· ... ,·
·; ;
. ~ : l ';_ ·'.
. . ··.· ' .,,. ,, ' ' .
2/ Calèul dütravà1fetrèct~é par ces forces au cours de ce mouvement: . · ' · : , , , .. , · , ·
- Calt uldu tr~~ail d~ ~oids: W(P) = mgh ; h= fxcosa ; avec a=30° => w{fo) =mg>lxcô'~jo .,:, ' ·')'• .: ·i i . ·· ' , . . 2 . 2
ANI W(P) = 35x 1;}xcos30= 22,73 J . lw®= 22,73 JI '.. 'fr ~Calcul du travail de la force de frottement: w(Î) = -fxd; avecd=L~~s -~lwû)=:= :f(L-OB)I
AN/w(Î)=-2,5(1,5-o,75)=-1,875J lww=-l,s7sJI ~tt -Calcul de la réaction normale du sol: 1 W(RN) = ol ./( r t - Calcul du travail de la réaction du mur:
D'après le principe de l'inertie on a: W(Î) +W(P} +W(RN) +W(R) = 0~ lw(R) = -wâ) -W(P)I car
.... ANI W(R) = 1,875-22,73 = -20,855 J
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