2 – DS N°4 : Chapitres 7 à 9 PARTIE A : CHIMIE
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Nom Prénom : Classe : 2nde – DS N°4 : Chapitres 7 à 9 Mardi 2 février 2016 – Durée : 2h00 – Calculatrice autorisée 0,5 point sur 20 est attribué au soin et à la rédaction PARTIE A : CHIMIE – 10 points Données : Quelques groupes caractéristiques : Nom Hydroxyle Amine Éther-oxyde Carbonyle Carboxyle Ester Amide Formule Remarque : Les liaisons « – » relient des atomes différents de l’hydrogène (sinon l’atome d’hydrogène est représenté). EXERCICE N°1 : L’anesthésie : des prémices à nos jours (20 minutes maxi) 5,5 points Document 1 : Histoire de l’anesthésie En 1840, le dentiste américain W. MORTON eut l’idée d’utiliser l’éthoxyéthane afin d’endormir un patient. Mais il fallut attendre l’automne 1846 pour que le docteur J. WARREN, assisté de W. MORTON, réussisse deux opérations chirurgicales indolores pour les patients. L’anesthésie venait alors de naître. À l’heure actuelle, du fait de son extrême inflammabilité, de ses nombreux effets secondaires, de sa toxicité et du risque élevé de dépendance qu’il entraîne, l’éthoxyéthane n’est pratiquement plus utilisé comme anesthésiant. D’autres molécules l’ont remplacé. C’est le cas, par exemple, de la kétamine. Elle peut être injectée en intraveineuse avec une dose d’environ 2 mg par kg de masse corporelle. L’effet ne durant que 5 à 10 minutes, la kétamine est ensuite injectée régulièrement au cours de l’anesthésie jusqu’à la fin de l’intervention chirurgicale. Elle peut aussi être administrée par perfusion. Document 2 : Modèle moléculaire de l’éthoxyéthane 1/ Quel est le nom du premier anesthésiant utilisé en chirurgie ? Quand a-t-il été utilisé la première fois ? 2/ Compléter le tableau suivant : Nom de l’atome Symbole de l’atome Nombre de liaison Hydrogène Carbone Azote Oxygène 1/4 3/ Écrire la formule brute et la formule semi-développée de la molécule d’éthoxyéthane. 4/ Entourer et nommer le groupe caractéristique présent dans cette molécule. 5/ Proposer deux isomères de l’éthoxyéthane possédant chacun un groupe caractéristique hydroxyle. 6/ Pourquoi l’éthoxyéthane a-t-il été peu à peu abandonné ? 7/ Sachant qu’un flacon à dose unique contient 10 mL de solution, calculer la masse de kétamine Mk présente dans le flacon dont l’étiquette est donnée dans le document 1. EXERCICE N°2 : Les acides aminés (15 minutes maxi) 4 points Les acides aminés sont vitaux puisqu’ils permettent à l’organisme de synthétiser (fabriquer) les protéines constituant les muscles, les tissus, etc. Certains ne sont pas produits par le corps humain et doivent donc être fournis par notre alimentation. Le document 1 ci-dessous présente les modèles moléculaires de quatre acides aminés essentiels. Document 1 : Quatre acides aminés Symbole de quelques atomes : Soufre (S) ; Azote (N) Leucine Isoleucine N N Cystéine Méthionine S S N N 1/ Ces quatre molécules ont en commun deux groupes caractéristiques. Les entourer et les nommer directement sur le sujet en choisissant un code couleur pour chacun d'entre eux. 2/ Donner la formule brute de la leucine. 3/ Donner la formule semi-développée de la méthionine. 4/ Que peut-on dire des molécules de leucine et d’isoleucine ? Justifier. 2/4 La sérine représente environ 4 % des acides aminés des protéines de notre organisme. Certains aliments sont riches en sérine (oeufs, lait, riz…) alors que d’autres en sont pauvres, comme la pomme de terre. Le modèle moléculaire de la sérine est donné ci-dessous : 5/ On rappelle que les atomes d'azote peuvent former trois liaisons covalentes et ceux d'oxygène deux. Entourer en bleu l’atome d'azote et en rouge ceux d’oxygène, directement sur le modèle moléculaire de la sérine. 6/ Compléter le tableau suivant : Formule brute de la sérine Formule développée de la sérine EXERCICE N°3 : Molécule mystère (10 minutes maxi) Formule semi-développée de la sérine Formule semi-développée d'un isomère de la serine 0,5 points Je possède au total quatre atomes de carbone. Je suis ramifiée et ma ramification contient un atome de carbone. Je possède le groupe caractéristique hydroxyle ainsi que le groupe amide. Quelle est ma formule semi-développée ?? PARTIE B : PHYSIQUE – 9,5 points + point bonus EXERCICE N°1 : Le kilomètre lancé (25 minutes) 3,5 points + 1 point bonus Donnée : Intensité de pesanteur terrestre : g = 9,8 N.kg – 1 Le ski de vitesse, ou kilomètre lancé (KL), consiste à descendre sur une piste enneigée le plus vite possible à l’aide de skis (voir photo ci-contre). Le record du monde est détenu par l’italien Simone Origone réalisé en 2006 en France aux Arcs avec une vitesse v atteinte de 69,8 m.s – 1. La masse du skieur et de son équipement est de 100 kg. = 45° –1 1/ Exprimer la vitesse v en km.h . Détailler le calcul. 2/ Calculer le temps t réalisé par Simone Origone lors de son record du monde sur la piste supposée rectiligne sur la zone de chronométrage de 100 m. La vitesse est supposée constante sur cette distance. On admettra pour la suite de l’exercice que les frottements de l’air et de la piste sont modélisés par une force unique f . Le skieur est considéré comme un objet ponctuel sur la pente inclinée de = 45° par rapport à l’horizontale. 3/ Après avoir rappelé quel est le système étudié et le référentiel d’étude, schématiser sur la photo ci-dessus les forces exercées sur le skieur. On prendra le point G comme centre de gravité du skieur et point d’application des forces. 3/4 4/ Sachant que les frottements augmentent avec la vitesse du skieur, expliquer qualitativement (sans calcul) pourquoi la vitesse du skieur devient constante. Quelle relation vectorielle existe-t-il alors entre les forces quand la vitesse devient constante ? BONUS : A faire en priorité par ceux qui souhaitent aller en 1ère S, et tous ceux qui veulent gagner un point !! La force de frottement f varie en fonction de la vitesse v du skieur suivant l’expression : f = k v² où k désigne le coefficient de frottement de l’air, exprimé en N.s².m – 2. Quand la vitesse limite est atteinte, f = m g sin(). Calculer la valeur de k. EXERCICE N°2 : Mouvement (20 minutes) 3,5 points Donnée : Intensité de pesanteur terrestre : g = 9,8 N.kg –1 Un mobile autoporteur S, de masse m = 1,0 kg, abandonné sans vitesse initiale, glisse sur un plan incliné d’un angle α = 20 ° par rapport au plan horizontal. On néglige les frottements du support dans cette étude donc f = 0 N . On enregistre les positions occupées par un point G du mobile à intervalle de temps régulier τ = 40 ms. On obtient l’enregistrement suivant en vraie grandeur à l’échelle : = 20° 1/ Donner les caractéristiques du mouvement du point G. Justifier. 2/ Calculer la valeur de la vitesse moyenne vm en m.s – 1 du mobile lorsqu’il se déplace de la position G 0 à la position G 7. 3/ Sur le document ci-dessus, représenter sans soucis d’échelle les forces exercées sur le solide à la position G5 4/ A l’aide d’un repère Oxy et de calculs, montrer que la norme de la valeur de la réaction du support est R = 9,2 N. EXERCICE N°3 : De la Terre à la Lune (15 minutes) 2,5 points Aucun calcul n’est demandé dans cet exercice ! 1/ Donner l’expression de la valeur de la force de gravitation F T/O exercée par la Terre sur un objet de masse m posé sur le sol. 2/ Donner l’expression du poids P de cet objet en fonction de sa masse m et de l’intensité de pesanteur terrestre g T . 3/ Sachant que F T/O = P, donner l’expression de g T en fonction de G, R T (rayon de la Terre) et M T (masse de la Terre). 4/ Par analogie, en déduire l’expression de l’intensité de pesanteur à la surface de la Lune g L en fonction de G, R L (rayon de la Lune) et M L (masse de la Lune). 5/ L’intensité de pesanteur à la surface de la Lune est six fois plus faible que l’intensité de pesanteur à la surface de la Terre. En déduire l’expression permettant de calculer M L la masse de la Lune. 4/4
