Physique-Chimie : Session 2017

BACCALAURÉAT DE L’ENSEIGNEMENT GÉNÉRAL

SESSION 2017

Séries A – C – D ; Épreuve de : PHYSIQUE-CHIMIE

Durée : 03h ; Coefficient : 3

Série : D Code matière : 011 Epreuve de : SCIENCES PHYSIQUES

Durée : 3 heures 15 minutes Coefficient : 4 S E S S I O N 2 0 1 7

N.B : – Les cinq (05) exercices et le problème sont obligatoires.

– L’utilisation de la machine à calculer non programmable est autorisée.

CHIMIE ORGANIQUE (3 points)

1- L’oxydation ménagée de mA grammes d’un alcool A donne mB grammes d’un composé B, qui ne réagit ni avec le 2,4 – DNPH ni avec la liqueur de Fehling.

a) Quelle est la fonction chimique de B, en déduire la classe de l’alcool A. (1pt)

b) Sachant que mB = 1,159 mA ; et que l’alcool A est chiral, de chaine ramifiée, déterminer les formules semi-développées de A et B.

2- On laisse réagir dans une étuve un mélange de 0,5 mol de 2-methylbutan-1-ol et 2 mol d’acide éthanoïque.

On chauffe le mélange et on constate qu’au bout d’une journée, le mélange n’évolue plus, alors qu’il reste encore 80% de quantité d’acide initiale.

Calculer la masse d’ester formée. (1pt)

On donne: M(C) = 12 g/mol M(H) = 1 g/mol M(O) = 16 g/mol.

CHIMIE GENERALE (3 points)

On dispose d’une solution aqueuse d’ammoniac de concentration C et de pH égal à 10,6.

Pour cette solution :

1- Ecrire l’équation bilan de la réaction de l’ammoniac avec l’eau. (0,5pt)

2- Calculer le pKa du couple NH4

+ / NH3 (0,5pt)

3- Calculer les concentrations molaires de toutes les espèces chimiques présentes (autre que l’eau) dans cette solution, puis en déduire C.

OPTIQUE GEOMETRIQUE (2 points)

Une lentille convergente L1 donne d’un objet AB = 1cm situé à gauche de la lentille, une image A’B’ située à sa gauche. La distance entre l’objet et la lentille est de 15cm. La distance entre la lentille et l’image est 30cm.

1- Déterminer par calcul la distance focale 𝑓𝑓′1 de L1. (0,5pt)

2- Faire la construction graphique de l’image A’B’ de l’objet AB. Echelle 1/5

sur l’axe optique et en vraie grandeur pour l’objet. (0,75pt)

3- On accole à L1 une lentille L2 de distance focale 𝑓′2 . On garde AB à sa position précédente.

La nouvelle image se forme alors à 10cm à droite du système accolé.

a) Trouver la distance focale du système des deux lentilles accolées. (0,5pt)

b) En déduire 𝑓′2 . (0,25pt)

PHYSIQUE NUCLEAIRE (2 points)

Le Béryllium104Be se désintègre par radioactivité β− avec une demi-vie T.

1- a) Rappeler la définition de l’unité de masse atomique 𝑢 ? (0,25pt)

b) Calculer l’énergie de liaison par nucléon du noyau de Béryllium 104Be en MeV/nucléon. 

Ce noyau de Béryllium est-il stable ou non? (0,25pt)

2- Ecrire la réaction nucléaire qui se produit. (0,25pt)

3- Quel est, par rapport au nombre initial des noyaux, le pourcentage de noyaux de Béryllium

Extrait de la classification périodique des éléments :

ELECTROMAGNETISME (4 points)

A – Une tige métallique homogène OA de masse m = 12g, de longueur l = 30cm est suspendue par son extrémité supérieur à un point O, autour duquel, il tourne librement. L’autre extrémité plonge dans un bac à mercure.

Une portion de cette tige est placée dans un champ magnétique uniforme. Lorsqu’il est parcouru par un courant d’intensité I = 12A, la tige s’écarte de la verticale d’un angle α = 8°. Le champ magnétique agit alors, sur une portion CD = d = 4cm de la tige OA, les points C et D étant respectivement situés à 22cm et à 26cm du point O.

1- Représenter les forces appliquées sur la tige OA lorsqu’elle est en équilibre et préciser le sens de B􁈬⃗. (1 pt)

2- A l’équilibre, calculer B. (prendre g =10N.kg–1)

B- Une bobine est alimentée par une source de tension sinusoïdale u(t) = 15 cos􀵫100 π t􀵯 (u(t) s’exprime en Volts et t en secondes). L’intensité i(t) du courant qui circule dans la bobine est en retard de π 3 rad sur la tension u(t) , sa valeur maximale est égale à 0,5A.

1- Ecrire l’expression de l’intensité du courant i(t). (0,5 pt)

2- Calculer l’impédance Z, la résistance R et l’inductance L de la bobine. (1,5 pt)

MECANIQUE (6 points)

– Dans tous les problèmes, on prendra g = 10 m.s–2.

– Les parties A et B sont indépendantes.

PARTIE A :

On considère une piste ABC située dans un plan vertical, dont :

– AB : une partie horizontale de longueur ℓ .

– BC : une partie circulaire de centre O, de rayon r et d’angle θ = OB ; OC est verticale.

1- Un solide ponctuel (S) de masse m = 50g est lancé horizontalement du point A avec une vitesse horizontale VA

de module VA = 2m.s–1. Sur le trajet AB existent les forces de frottement, équivalentes à une force unique 𝑓 supposée constante d’intensité 𝑓 = 0,05N. Ce solide ponctuel (S) arrive en B avec une vitesse nulle.

Calculer la longueur ℓ de cette piste horizontale AB.

2- Le solide (S) glisse maintenant sans frottement sur la piste circulaire BC. On désigne par M la position de (S) à l’instant t. Au point M définie par θ=OM ; OC, exprimer :

a) la vitesse VM du solide (S) en fonction de g, r ,θR et θR (0,5 pt)

b) la réaction N exercée par la piste sur le solide (S) en fonction de m , g, θ et θ.

3- On donne θ0 R= 60° et r = 0,9m. Déduire de la question 2a) la valeur de la vitesse du solide (S) lors de son passage au point C. (0,25 pt)

4- En C, le solide quitte la piste avec la vitesse VC = 3m.s–1 et tombe au point D.

a) Etablir l’équation cartésienne de la trajectoire du solide (S) dans le repère 𝑪𝒙,𝑪𝒚𝒚􀵯 (0,5pt)

b) Déterminer les coordonnées du point d’impact D. (0,25 pt)

c) Calculer la durée du trajet CD et la vitesse du solide en arrivant au sol. On donne H = 1m. 

PARTIE B :

Un système (S) est constitué d’une tige homogène de section constante, de milieu I, de longueur 2ℓ et de masse

M = 2m. A ses extrémités A et B sont fixées respectivement deux masses ponctuelles m et 3m. Ce système peut osciller sans frottement autour d’un axe (Δ) passant par le point O tel que : OA =

1- On écarte le pendule de sa position d’équilibre, d’un angle θ petit, puis on l’abandonne sans vitesse initiale à l’instant t = 0.

a) En appliquant le théorème d’accélération angulaire, établir l’équation différentielle du mouvement de ce pendule composé pour les oscillations de faible amplitude. (1 pt)

b) Calculer la longueur ℓ′ du pendule simple synchrone de ce pendule composé. (0,5pt)

2- Retrouver cette équation différentielle en appliquant la conservation de l’énergie mécanique. (0,5pt)

Référence : l’énergie potentielle de pesanteur est nulle à la position d’équilibre du centre d’inertie G du système.