DST de sciences physiques

DST de sciences physiques
120 mins, Calculatrice autorisée, sans
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« Je prends beaucoup plus de plaisir
à m'instruire moi-même que non
pas à mettre par écrit le peu que je
sais. »
René Descartes (1596-1650)
Exercice 1
Le 23 février 1987, dans le grand nuage de Magellan, il y eut l’explosion d’une étoile. Le nuage de
Magellan est situé à 1,7x105a.l de la Terre.
1. Connaissant la vitesse de la lumière dans le vide, retrouver la valeur de l’année de lumière
exprimée en km.
c=d/t
d=c.t=3x108x365,25x24x3600=9,45x1015m
2. Définir une année de lumière. Quel est son intérêt ?
une année de lumière est la distance parcourue par la lumière en une année. L’année de lumière sert à
évaluer les distances astronomiques.
3. Exprimer en km la distance de la Terre au lieu ou s’est produit l’explosion.
Convertir la distance en mètre :
d=1,7x105x9,45x1015=1,6x1021m
4. Depuis combien de temps s’était produit cette explosion lorsqu’elle a été observée ?
t=d/c=1,6x1021/3x108=5,3x1012s=5,3x1012/(365,25x24x3600)=t1(années)
5. A quelle date s’est produit cet évènement ?
t1-1987= une date avant JC
Exercice 2
Lydie et William disposent de deux flacons A et B qui ont perdu leur étiquette : l’un contient de
l’éthanol, d’indice de réfraction n1= 1.361, et l’autre du cyclohexane, d’indice de réfraction n2= 1.426.
Pour les identifier, ils décident de verser chaque liquide dans un récipient et d’observer la réfraction d’un
faisceau laser rouge.
1) Pour quel liquide le faisceau est-il le plus dévié ?
2) Donner les lois de Snell-Descartes.
3) Avec le liquide du flacon A, un rayon arrivant sur la surface libre du liquide, avec un angle de
50° par rapport au dioptre (surface de séparation des 2milieux), se propage dans le liquide avec un
angle de 28° avec la verticale. De quel liquide s’agit-il ?
4) Déterminer l’angle de réfraction mesuré, dans les mêmes conditions d’incidence, avec le liquide
du flacon B.
Exercice 3
1. Complète les phrases.
Le spectre suivant représente le spectre de raies d’absorptions de l’atmosphère d’une étoile :
On donne les spectres de raies d’émissions de trois gaz notés A, B et C :
2. Parmi les trois gaz A, B et C, quels sont ceux présents dans l’atmosphère de l’étoile ? justifier.
les spectres A et C se superposent parfaitement, donc les gaz A et C sont identifiés dans l’atmosphère de
l’étoile.
3. Y a-t-il d’autres gaz dans l’atmosphère de l’étoile ?
oui, car il y a des raies d’absorptions non-identifiées.
Exercice 4
Le noyau atomique d’aluminium, noté Al, est constitué de 27 nucléons dont 14 neutrons.
1. De quoi est constitué un atome d’aluminium ?
Il est constitué d’un noyau comportant de 27 nucléons dont 14 neutrons et 13 protons, et de 13 électrons
gravitant autour du noyau.
2. Que valent A et Z pour ce noyau ?
A=27 et Z=13.
3. Donner sa représentation symbolique.
27
13𝐴𝑙
Exercice 5
Les notations symboliques du noyau de fluor et de chlore sont respectivement 199𝐹 et 35
17𝐶𝑙 .
1. Donner la composition de chacun des deux atomes.
Eléments chimiques
Protons
Neutrons
Electrons
19
9
10
9
9𝐹
35
17
18
17
17𝐶𝑙
2. En déduire leur structure électronique.
(K)2(L)8(M)7 199𝐹 (K)2(L)7
3. Qu’observe-t-on concernant leur couche externe ?
Leurs couches contiennent le même nombre d’électrons
35
17𝐶𝑙
Exercice 6
Les caractéristiques d’un noyau de silicium sont A=28 et Z=14.
1. Déterminer la composition de l’atome de silicium
L’atome de silicium possède, dans son noyau, 28 nucléons. Il y a 14 électrons qui gravitent autour du
noyau.
2. Calculer la masse de son noyau.
mnoyau=Axmnucléon=28x1,7x10-27=4,76x10-26kg
3. Calculer la masse de l’atome.
matome= mnoyau+mélectrons=4,76x10-26kg
4. Utiliser un rapport mathématique pour comparer la masse d’un noyau et d’un atome.
comme la masse d’un électron est 1000 fois plus petit que la masse d’un nucléon. Donc matome=mnoyau
Données : mélectron=9,1x10-31kg ; mnucléon=1,7x10-27kg.