manuel de physique Chimie en seconde S et TI.docx

A.PHYSIQUE
1. MOUVEMENT ET VITESSE
Exercice1
Deux automobilistes A et B roulent à la même allure et dans le même sens sur deux voies parallèles
d’une autoroute. L’automobiliste B est-il en mouvement ou au repos par rapport :
1. A la terre ?
2. Aux sièges de l’automobiliste B ?
3. Aux sièges de l’automobiliste A ?
Exercice2
Un automobiliste met 2mn3s pour traverser une agglomération longue de 2,3Km or la vitesse est
limitée à 60km/h.
1. Cet automobiliste est-il en faute ?
2. Quelle durée aurait il mise s’il avait roulé à 60km/h ?
Exercice 3
La position d’un mobile dans un repère (o,i,j) est donnée par : OM=(2t-1)i+(4t)j
1.
2.
3.
4.
Déterminer la position de M à l’instant t0=0 s.
Déterminer ses positions aux instants t1=1/2 s et t2=2 s.
Déterminer la distance parcourue pendant ces deux instants
Quelle est sa vitesse à ces instants ?
Exercice4
Un cycliste conserve une vitesse constante V=18Km/h pendant les dix premiers kilomètres d’un
parcours de longueur 25Km. Fatigué, il effectue alors les quinze derniers kilomètres à la vitesse
constante V’=9Km/h.
1. Quelle est alors la durée de chaque partie du trajet ?
2. Calculer la vitesse moyenne du cycliste en m/s et en km/h
Exercice5
Une route présente un tronçon rectiligne entre deux points A et B distants de 10km. Une voiture V1
passe devant le point A à 8h00 et se dirige vers le point B à la vitesse de 72Km/h.
Une deuxième voiture V2 Passe devant le point B à 8h2mn et se dirige vers le point A à la même
vitesse de 72Km/h.
X
A
B
X’
Les mouvements des deux voitures sont étudiés dans un repère d’origine A. la position de la voiture
V1 par rapport à A à un instant t quelconque est donnée par l’expression : X1=20t.
De même la position X2 de la voiture V2 par rapport à A à un instant t a pour expression :
X2=--20t+12400.
1. Calculer la position par rapport à A de chaque voiture a l’instant t=8h4mn.
2. Calculer la distance qui sépare les deux voitures à 8h4mn.
3. Déterminer l’heure et le lieu du croisement des voitures.
1
Exercice 6
Le document ci-dessous est une reproduction de la position d’un palet en mouvement sur une table
à coussin d’air. La durée entre deux inscriptions successives est t=1/2 s.
M1
M2
M3
M4
M5
M6
t1
t2
t3
t4
t5
t6
Données : M1M2=2m ; M2M3=2,32m ; M3M4=3,2m ; M4M5 =3,5m ; M5M6=3,75m
1. Calculer la vitesse moyenne entre les instants t1 et t3 puis entre t4 et t6.
2. Calculer les vitesses instantanées de M aux instants t3 et t4.
3. Quelle est la nature du mouvement ?
Exercice7
Les équations horaires du mouvement d’un mobile se déplaçant dans un plan muni d’un
repère (o, i, j) sont :
X=t2-1
X en m
Y=2t2-2
Y en m avec t ≥0
Le mobile est mis en mouvement à la date t0= 0 s.
1. Déterminer les coordonnées du mobile au début du mouvement et 5s après le début du
mouvement.
2. Déterminer l’expression de la distance parcourue par le mobile entre l’instant initial et un
instant t quelconque. Calculer la distance parcourue 10s après le début du mouvement.
3. A quel instant le mobile passe il par le point d’abscisse nul ?quelle est alors son ordonnée ?
Exercice8
Deux points M1 et M2 se déplacent sur un axe X’X ; leurs abscisses dépendent de la date t.
X1=0,02t2 ; X2= --3t+68. X1 et X2 sont mesurée en mettre et t en secondes.
1. Remplir le tableau :
t(s)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
X1(m)
X2(m)
2. A quelle date les deux mobiles se croisent ?
3. Quelle est la distance M1M2 lorsque t=10s ? t=30s
Exercice 9
Un disque 45 tours tourne à la vitesse de rotation de 45tours/min.
2
M. Ngourné Yves
1.
2.
3.
4.
5.
Quelle est la trajectoire d’un point M du disque situé à 10cm de l’axe de rotation ?
Quelle est la nature du mouvement du point M ?
Calculer la longueur de la trajectoire décrite par M lorsque le disque fait un tour.
Quelle est la vitesse de M en m/s.
Représenter, sur la trajectoire de M le vecteur-vitesse à un instant que vous choisirez.
Echelle : 1Cm pour 0,1m/s
Exercice10
Une piste cycliste est formée de deux lignes droites de longueur 80m reliées par deux demi-cercles
de rayon R= 38,2m.
1. Faire le schéma de cette piste et calculer sa longueur avec trois chiffres significatifs. On
donne : la longueur du cercle de rayon R : L=2πR.
2. Quel temps mettra un coureur cycliste roulant à 45Km/h pour parcourir 10tours de cette
piste ?
3. Combien de tours le cycliste parcourt-il s’il roule à 40Km/h pendant 18minutes ?
3
M. Ngourné Yves
2. CENTRE D’INERTIE
Exercice1
Une médaille que l’on assimilera à une pièce cylindrique de diamètre d=2Cm et d’épaisseur e=1mm a
une masse m=4,1g. Elle est constituée d’un alliage d’or et de cuivre.
1. Calculer la masse volumique de l’alliage.
2. Quelle est la composition en volume de l’alliage ?
3. Calculer la masse d’or et la masse de cuivre que contient la médaille.
On donne : Masse volumique de l’or ρ1=19300Kg/m 3
Masse volumique du cuivre ρ2=8900kg/m3
Exercice2
Parmi les gaz d’échappement des véhicules. Il s’en trouve un, très toxique le monoxyde de carbone
CO. La distance entre les atomes de carbone et d’oxygène dans la molécule CO est de 113Pm.
Sachant que C=12g /mol et O=16g/mol. Déterminer la position du centre d’inertie de cette molécule.
mC
mO
Exercice3
Dans un repère orthonormé (o,i,j), on place en A1(2 ;1) un objet ponctuel de masse m1=1g et en
A2(9 ;4) un objet ponctuel de masse m2=2g.
1. Quelle est la position du centre d’inertie G de l’ensemble ?
2. On place en A3 (0 ; 7) un objet de masse m3=1g. Quelle est la nouvelle position du centre
d’inertie G’ de l’ensemble des trois objets ?
Exrecice4
Une sphère homogène en cuivre de rayon r=4cm est fixé a une tige fine cylindrique et homogène en
cuivre de longueur 40Cm de masse 50g. Le prolongement de l’axe de la tige passe par le centre de la
sphère.
1. Calculer la masse de la sphère (masse volumique du cuivre 8,9g/Cm3)
2. Déterminer la position du centre d’inertie de l’ensemble.
Exercice5
Un cylindre est formé de deux parties :
Une partie en bois de longueur 10Cm et de masse volumique 0,8g/Cm3.
L’autre en alliage de longueur 1Cm et de masse volumique 8g/Cm3.
Déterminer la position du centre d’inertie ce cylindre.
Exercice6
La plaque ABCD, représentée ci-dessous, homogène et d’épaisseur constante a une forme
trapézoïdale avec : AB=BC=CD=a et la base AD=2a. Déterminer graphiquement la position du centre
d’inertie de cette plaque, puis par calcul en utilisant le repère (o,i,j) avec O le milieu de AD.
4
M. Ngourné Yves
a
B
C
a
a
j
60°
D
2a
O
i
Exercice7
Trois barres homogènes de même longueur l=80Cm formant un triangle équilatéral ABC. AB et AC
ont pour masse m.
Quel doit être la masse de la barre BC pour que le centre d’inertie G de ce triangle soit situé au quart
de la hauteur OA, du côté de O ? Quelle est la distance OG ?
A
B
C
O
Exercice8
Un marteau comporte un parallélépipède en acier, e= 8Cm, de masse m=5kg. ce parallélépipède est
traversé dans sa partie centrale par un manche en bois, de longueur L=1m, de section rectangulaire
S=10Cm2 la masse volumique du bois utilisé est 900Kg/m3.
1. Déterminer la masse du manche. Ouse situe le centre d’inertie du manche ?
2. Soit A l’extrémité du manche. A quelle distance de A se trouve le centre d’inertie du
marteau ?
L
e
5
M. Ngourné Yves
Exercice9
Une voiture de masse 1200kg porte une charge de 300kg. G1 et G2 sont les centres d’inertie
respective de la voiture et de la charge (schématisez la situation).
1. Déterminer le centre d’inertie G de l’ensemble.
2. Que peut-on dire de la stabilité de la voiture ?justifier votre réponse.
Exercice10
Deux règles homogènes de même longueur AC=AB=10Cm sont fixées rigidement à angle
droit. AC pèse deux fois plus que AB. Déterminer la position du centre d’inertie de ce solide
par rapport au point A.
6
M. Ngourné Yves
3. QUANTITE DE MOUVEMENT
Exercice1
Quelle est la quantité de mouvement d’un électron animé d’une vitesse V=106m/s ?
Un cycliste roule à la vitesse de 36km/h sur une route rectiligne. Calculer sa quantité de mouvement
sachant que la masse de l’ensemble (cycliste, vélo) est de 75Kg.
Exercice2
Soit deux mobiles A1 de masse 50kg animé d’’une vitesse V1=36Km/h et A2 de masse 1000Kg animé
aussi d’une vitesse V2=72Km/h. déterminer la quantité de mouvement du système formé par les
deux lorsqu’ils se déplacent dans le même sens et dans le sens contraire.
Exercice3
Dans un repère (O, i, j) on considère les mouvements des trois corps décrits ci-dessous :
 Le premier corps de masse m1=2Kg a pour vitesse ⃗⃗⃗⃗
𝑣1 = 𝑖 + 𝑗
 Le deuxième corps de masse m2=4Kg a pour vitesse ⃗⃗⃗⃗
𝑣2 = 2𝑖 − 𝑗
 Le troisième corps de masse m3=1Kg a pour vitesse 𝑣3 = 2𝑗 − 10𝑖
1. Calculer la quantité de mouvement de chaque corps.
2. Calculer la quantité de mouvement du système des trois corps.
3. Le système est-il en mouvement ? Pourquoi ?
Exercice4
Une locomotive de 60Kg, roulant à la vitesse de 18Km/h sur une voie rectiligne et horizontale, vient
heurter un wagon de masse 16t immobile sur la voie ; ils s’accrochent l’un à l’autre.
1) En considérant que le système est pseudo-isolé, calculer la vitesse du convoi après le
l’accrochage.
2) Ce convoi vient à nouveau s’accrocher à un autre wagon immobile de masse 8t. Quelle est la
vitesse du convoi après l’accrochage ?
3) Ce convoi rattrape un wagon de masse 12t qui se déplace dans la même direction et le
même sens avec une vitesse de 3Km/h. quelle est la vitesse du nouveau convoi après
l’accrochage ?
Exercice5
Sur des patins à roulette, deux élèves de masses respectives m1 et m2, au repos sur le sol
horizontalement, se poussent mutuellement et séparent. Apres séparation les vitesses de leur centre
d’inertie sont V1 et V2.
1. Déterminer la relation entre V1 et V2.
2. Calculer la vitesse V2 pour m1=50Kg ; m2=20Kg et V2=2m/s.
3. En considérant que les vitesses sont constantes, calculer la distance parcourue par chacun
d’eux après 10s.
Exercice6
Deux solides S1 et S2 de masses respectives m1=100g et m2=200g se déplacent sans frottement sur
une même droite X’X sur une table horizontale parfaitement lisse.
7
M. Ngourné Yves
Le solide S1 se déplace dans le sens de la droite X’X a la vitesse V1=2m/s. le solide S2 se déplace dans
le sens contraire à la vitesse V2=3m/s.
Les deux solides, se dirigent l’un vers l’autre, provoquent un choc au cours du quel il y’a conservation
du vecteur-quantité de mouvement. Les vecteurs vitesses des solides avant et après le choc sont
colinéaires c’est-à-dire portés par la droite X’X.
1. Dans une première expérience, on suppose que les solides s’accrochent au moment du choc
le centre d’inertie de l’ensemble est alors animé d’une vitesse V. Dans quel sens (par rapport
au sens initial du solide S1) et à quelle vitesse V se déplace l’ensemble (S1 et S2) après le
choc ?
2. Dans une deuxième expérience, on suppose que les solides (S1 et S2) ne s’accrochent pas
après le choc. Le solide S2 rebrousse chemin après le choc a la vitesse V’2=0,33m/s. Dans
quel sens et à quelle vitesse se déplace S1 ?
3. Dans une troisième expérience, le solide S1 lancé à la vitesse V1=2m/s s’immobilise au
moment du choc avec le solide S2 lancé à la vitesse V2=0,5m/s. Dans quel sens et à quelle
vitesse se déplace S2 après le choc ?
Exercice7
Etude du déplacement de deux sur une voie.
1. Deux wagons w1 et W2 se déplacent l’un vers l’autre sur une voie horizontale. Ils ont
respectivement pour masse m1=30t et m2=50t : le wagon w1 possède une vitesse
v1=1,2km/h. on veut qu’après le choc, les deux wagons restent immobiles sur la voie.
Calculer la vitesse V2 que doit avoir le wagon w2.
2. Apres le choc les deux wagons w1 et w2 restent accrochés. Un troisième wagon w3 de
masse m3=45t vient heurter les deux premiers avec une vitesse v3=1km/h. le sens de
déplacement de w3 est identique à celui de w1. Calculer la vitesse du convoi formé par les
trois wagons accrochés ensemble.
Exercice8
Une patineuse sur glace, immobile de masse m=45Kg attrape une balle de 200g lancée avec une
vitesse horizontale de 30m/s. Calculer la vitesse de la patineuse après le blocage de la balle.
Exerccice9
Sur son épaule, un soldat tchadien tire une arme de masse M=25Kg une balle de masse m=2,5kg a la
vitesse initiale de 2,25m/s. Incapable de l’immobiliser après le tire il laisse tomber l’arme.
1. Calculer la vitesse de recul de cette arme.
2. Avec cette même arme. Ce soldat tire à bout portant sur un pauvre homme de masse 75kg
lors d’une manifestation. L’homme est atteint et projeté de sa position initiale à 15m et
meurt. Calculer la vitesse de projection.
Exercice10
Un fusil de masse M=4kg tire une balle de masse m=15kg. On considère que le fusil est disposé
horizontalement et que le système (fusil balle) est pseudo-isolé pendant la propulsion de la balle. La
balle sort du fusil à la vitesse V=600m/s.
Déterminer le sens par rapport à la balle du mouvement du fusil après le tir. En déduire la vitesse V
du fusil en m/s et Km/h.
8
M. Ngourné Yves
4. ACTIONS MECANIQUES
Exercice1
Un ressort de raideur k et de longueur à vide l0 est tel que :
Lorsqu’on lui applique une tension T1=6N, sa longueur est l1=24Cm ;
Lorsqu’on lui applique une force T2=9N, sa longueur est l2=30Cm ;
1. Déterminer la raideur k et la longueur l0 du ressort.
2. Calculer la longueur du ressort lorsqu’on lui applique une force T2=10N.
3. Un second ressort de même longueur à vide l0 possède une raideur k’ égale à la moitié de k.
Quelle sont les forces T’1 et T’2 que l’on doit lui appliquer lorsque sa longueur est
respectivement l1 et l2 ?
Exercice2
Dans un repère orthonormé (o, i, j), l’unité de force étant le newton. On donne :
⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹1 = 2𝑖 − 3𝑗 ; ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹2 = −𝑖 − 2𝑗
1. Représenter ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹1 𝑒𝑡 ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹2.
2. Calculer la norme de chaque force.
⃗⃗⃗⃗⃗ , ⃗⃗⃗⃗⃗
3. Déterminer les angles(𝑖, ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹1)𝑒𝑡 (𝐹1
𝐹2).
⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗
4. Tracer 𝐹 = 2𝐹1 + 4𝐹2, déterminer l’angle(𝑖, 𝐹 ).
⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝐹2
⃗⃗⃗⃗⃗ = 0
⃗
5. Représenter la force F’ telle que⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹 ′ + 𝐹1
Exercice3
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗ , ⃗⃗⃗⃗⃗
Soient deux forces 𝐹1 𝑒𝑡 𝐹2 . On donne F1=0,2N ; F2=0,4N ; (𝐹1
𝐹2)=120°
⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗
1. A l’échelle 2Cm
0,1N, représenter 𝐹1 𝑒𝑡 𝐹2
⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝐹2
⃗⃗⃗⃗⃗
2. Déterminer graphiquement la force 𝐹 = 𝐹1
⃗⃗⃗ telle que 𝐹
⃗⃗⃗′ + 𝐹1
⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝐹2
⃗⃗⃗⃗⃗ = 0
⃗
3. Déterminer graphiquement la force 𝐹′
Exercice4
Un ressort de constante de raideur K=40N/m, soumis à une force, s’allonge de 5cm. Pour une tension
de 3N, ce ressort s’allonge et a une longueur de 14,8cm.
1. Calculer la tension du ressort pour les 5cm d’allongement.
2. Calculer sa longueur à vide l0.
Exercice5
Un ressort a spires non jointives a pour raideur k. sa longueur à vide est l0.
1. Calculer son allongement quand la tension quand la tension qu’il exerce a pour intensité T1
2. Quelle est l’intensité de la tension qu’il exerce quand sa longueur est l2 ?
Données numériques : l0=22cm ; k=52,5N.m ; T1=6,4N ; l2=28,7cm.
Exercice6
Sur un solide, on exerce 4 forces coplanaires et concourantes en un point O : elles forment entre
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ , 𝐹2
⃗⃗⃗⃗⃗ ) = (𝐹3
⃗⃗⃗⃗⃗ , 𝐹4
⃗⃗⃗⃗⃗ ) = 90°
elles des angles égaux à 90° :(𝐹1
⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝐹2
⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝐹3
⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝐹4
⃗⃗⃗⃗⃗ . Si l’on a entre les normes de ces vecteurs forces les
Déterminer 𝐹 = 𝐹1
relations :
𝐹1 =
𝐹2
2
=
𝐹3
3
=
𝐹4
=10N
4
Exercice7
On accroche des masses marquées à un ressort dont une des extrémités est fixe. Les différents
allongements X provoqués par celles-ci sont consignés dans le tableau suivant :
m(g)
X(cm)
50
1,2
100
2,3
150
3,4
200
4,6
250
5,8
300
7
350
8,1
9
M. Ngourné Yves
1. Tracer le graphique donnant l’intensité du poids des masses en fonction de l’allongement X.
on prendra g=10N/kg.
2. En déduire la raideur du ressort.
3. Une masse suspendue à l’extrémité du ressort provoque un allongement de 5cm. Quelle est
la masse du corps suspendu ?
Exercice8
⃗⃗⃗⃗⃗
Un solide est soumis à deux forces 𝐹1 𝑒𝑡 ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹2.
⃗⃗⃗⃗⃗
 𝐹1 d’intensité 50N fait vers le haut un angle α= 30° avec l’horizontale ;
 ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹2 d’intensité 60N fait vers le bas un angle β=40° avec l’horizontale ;
Déterminer la force 𝐹 = ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹1 + ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹2 .
Exercice9
Hamidou et Boukar tirent un bœuf en exerçant respectivement des forces ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹1 𝑒𝑡 ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹2 dans deux
directions différentes.
⃗⃗⃗⃗⃗ est horizontale, dirigée de la droite vers la gauche. ⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗ et dirigée
𝐹1
𝐹2 fait un angle de 125° avec 𝐹1
vers la droite en bas. Les deux forces sont appliquées en un même point A.
⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑒𝑡 𝐹2
⃗⃗⃗⃗⃗ d’intensités respectives 30N et
1. Représenter à l’échelle de 1cm pour 10N les forces 𝐹1
20N.
2. Calculer l’intensité de la somme vectorielle de ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹1 𝑒𝑡 ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹2.
Exercice10
⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑒𝑡 𝐹2
⃗⃗⃗⃗⃗ ont même point d’application. 𝐹1
⃗⃗⃗⃗⃗ est verticale, dirigée du bas vers le haut et
Deux forces 𝐹1
⃗⃗⃗⃗⃗ est horizontale, dirigée de gauche à droite et d’intensité 3N.
d’intensité 4N. 𝐹2
1. Représenter ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹1 𝑒𝑡 ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹2 (1cm
1N).
⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗
2. Représenter 𝐹 telle que 𝐹 = 𝐹1 + ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹2.
3. Donner toutes les caractéristiques de 𝐹 .
10
M. Ngourné Yves
5. EQUILIBRE D’UN SOLIDE SOUMIS A PLUSIEURS FORCES
Exercice1
Un solide de masse m=10Kg est posé sur un plan incliné faisant un angle avec l’horizontale. Ce corps
est retenu comme l’indique la figure ci-dessous par un ressort de raideur K=1000N/m. Les
frottements sont supposés négligeables.
1. Déterminer les intensités des forces appliquées au solide pour : α=30° ; 60° ; 75°.
2. Calculer l’allongement X du ressort pour chaque valeur de α.
α
Exercice2
On considère le dispositif expérimental ci-dessous. Le solide en équilibre est relié à la potence par
l’intermédiaire d’un inextensible.
1. Montrer par la construction géométrique que la valeur de F de la force musculaire est liée au
poids du solide par la relation F=P tanα.
2. Montrer de même que la tension T du fil vérifie la relation T=P√1 + 𝑡𝑎𝑛2 𝛼
3. Calculer F et T. on donne P=5N α=30°.
4. Représenter les 3 forces appliquées au solide en choisissant une échelle appropriée.
α
𝐹
11
M. Ngourné Yves
Exercice3
Une brique homogène a les dimensions suivantes : épaisseur 6cm ; longueur 22cm ; largeur 11cm ; sa
masse volumique ρ=3g/cm3 .
1. Déterminer le poids de cette brique.
2. La brique repose sur un plan horizontal, déterminer la réaction de ce plan.
3. Le plan est parfaitement glissant. On incline le plan d’un angle de 30° sur l’horizontale. La
brique peut-elle rester immobile ?
Exercice4
Deux objets sont suspendus par l’intermédiaire de deux fils 1 et 2. On donne : La masse S1 1kg et la
masse S2 2kg, la masse des fils est négligeable.
1. Déterminer à l’équilibre la tension du fil 2
2. Déterminer à l’équilibre la tension du fil 1
Fil1
S1
Fil2
S2
Exercice5
Les masses des fils et de l’anneau(A) sont négligeables. A l’équilibre, le fil (OA) fait un angle α=40°
avec la verticale. (P) est une poulie à axe fixe sans frottement. On donne : m1=10kg et g=9,8N/kg
1. Calculer la masse m2 nécessaire pour réaliser cet équilibre.
2. Calculer la tension T du fil (OA).
3. Cet équilibre dépend-t-il de la valeur de g ?
12
M. Ngourné Yves
O
α
A
P
m2
Tés
m1
Exercice6
Un anneau de masse négligeable A est attaché à 3 fils AB, AC et AD. Les extrémités B et C
sont fixés sur un mur. A l’extrémité de D est fixe un solide de poids 500N. Les brins de fils AB et AC
font respectivement avec l’horizontal l’angle α=30° et β=60°.
1. Calculer les intensités des tensions TAB, TAC, TAD des brins de fils AB, AC et AD.
2. Quelle est l’intensité de la résultante R=TAB+TAC.
C
B
β
α
A
D
Exercice7
Une potence est constituée de deux barres rigides AB et AC. AB est perpendiculaire au mur AC fait un
angle de 60° avec le mur. En A est accroché un corps de masse m par l’intermédiaire d’un fil.
1. Déterminer les forces exercées en A par les barres si m=10Kg.( les directions de ces forces
sont celles des barres). g=10N/kg.
2. La traction maximale que l’on peut exercer sur AB est 400N ; la force de compression
maximale que l’on peut exercer sur AC est 600N. quelle masse maximale peut-on accrocher
en A.
13
M. Ngourné Yves
B
A
60°
m
C
Exercice8
Une boule (A) assimilée a un point matériel de masse m=100g est suspendue par l’intermédiaire de
deux fils (AB) et (AC) faisant avec la verticale respectivement les angles α=60° et β=40°. On prendra
g=10N/Kg.
Déterminer complètement les forces qui s’exercent sur la boule (A).
C
B
β
A
Exercice9
Un corps M de masse m=10Kg est posé sur un plan incliné faisant un angle α avec l’horizontale. Ce
corps est retenu comme l’indique la figure ci-dessous par un ressort de raideur K=1000N/m. tracer le
graphique de la fonction qui associe l’allongement du ressort au sinus de l’angle α. On prendra
g=9.8N/kg. Et on ne tiendra pas compte des frottements.
En déduire l’allongement pour α=30°, puis pour α=60°.
Si l’allongement est de 7cm. Que vaut α ?
14
M. Ngourné Yves
α
α
Exercice10
Une boule en acier de masse m=100g est suspendue à un fil. Un aimant approché de la boule fait
dévier le fil d’un angle de 25° par rapport à la verticale et la boule reste en équilibre.
ERIC dit que la boule n’est soumise qu’à deux forces : son poids et la tension du fil.
1. Montrer que ERIC a tort.
2. Représenter toutes les forces appliquées à la boule et calculer leurs modules. g=10N/kg.
α
15
M. Ngourné Yves
6. EQUILIBRE D’UN SOLIDE MOBILE AUTOUR D’UN AXE FIXE
Exercice1
Une barre homogène de poids P0= 39,2N et de longueur l=60cm, est mobile autour d’un axe
horizontale Δ passant par un point O tel que OA=10cm. Cette barre est maintenue en équilibre
horizontal grâce à un fil passant dans la gorge d’une poulie (voir la figure) et soutenant un solide de
masse M.
1. Quelle doit être la valeur de la masse M du solide P pour que l’équilibre soit réalisé ?
Poulie
A
O
B
P
2. On incline le fil d’un angle α=30° par rapport à l’horizontal (voir la figure ci-dessous). Quelle
doit être la valeur M’ du solide P’ pour que l’équilibre soit réalisé ?
A
O
30°
-------------------
P’
Exercice2
Un arrache-clou est positionné comme l’indique la figure ci-dessous. L’arrache-clou pèse 2kg et a son
centre de gravité à 36cm de A sur le segment AO. OA=5 OB=60Cm ; g=10N/kg.
1. L’arrache-clou peut tourner autour d’un axe (Δ). Préciser cet axe et le représenter.
2. Le menuisier exerce en A une force horizontale de module 150N. Calculer le module de la
force exercée par le clou en B sachant que cette force est perpendiculaire à (OB).
16
M. Ngourné Yves
α=45°
Exercice3
Une tige AB de masse négligeable, est mobile autour d’un axe (Δ) perpendiculaire en O au plan de la
figure. OA=20cm ; AB=50cm. On suspend en A des masses de valeur totale mA=300g.
1. Quelle masse doit-on suspendre en B pour maintenir la tige en équilibre en position
horizontale ?
2. Une masse de 100g se détache de B. Déterminer la position du point C de la tige ou il faut
accrocher une masse de 200g pour établir l’équilibre.
3. La tige étant horizontale dans les conditions de la première question. On incline d’un angle α.
restera-t-elle en équilibre dans cette position ?
(Δ)
A
O
B
al
Exercice4
Une barre métallique cylindrique homogène AB de poids P=12N est mobile autour d’un axe
horizontal (Δ).
⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹1
G
α
----------------------------
(Δ)
B
O
A
⃗⃗⃗⃗⃗
𝐹2
𝑃⃗
On applique aux deux extrémités A et B de la barre les forces respectives ⃗⃗⃗
𝐹 1 𝑒𝑡 ⃗⃗⃗
𝐹 2 d’intensité 𝐹1 =
4𝑁 𝑒𝑡 𝐹2 = 3𝑁. Toutes les forces sont dans un même plan vertical perpendiculaire à l’axe de
rotation Δ. On donne AB=2m et OG=40Cm. Calculer la somme des moments des forces appliquées à
la barre et déterminer le sens de rotation de la barre dans chacun des cas suivants :
a) α=0° ; b) α=30° ; c) α=60° ; d) α=90°
17
M. Ngourné Yves
Exercice5
Un panneau de bois homogène, mobile autour d’un axe passant par O, de longueur 𝑙 = 3𝑚 et de
masse m=80kg est maintenu comme le montre la figure ci-dessous, par une personne qui exerce, a
⃗⃗⃗ normale au panneau.
son extrémité une force 𝐹
L’angle α=60° et on prendra g=10N/Kg.
1. représenter toutes les forces appliquées au panneau.
2. L’intensité F de la force exercée par la personne a pour expression :
𝑎) 𝐹 =
𝑚𝑔
∶
2 𝑐𝑜𝑠𝛼
𝑏)
𝐹=
𝑚𝑔 𝑠𝑖𝑛𝛼
;
2𝑙
𝑐) 𝐹 =
𝑚𝑔 𝑐𝑜𝑠𝛼
;
2
𝑑) 𝐹 =
2𝑚𝑔
3 𝑠𝑖𝑛𝛼
Choisir la bonne expression pour F et montrer la démarche. Faire l’application numérique.
𝑙
G
α
O
Exercice6
Une balance romaine est constituée d’une barre rigide CD horizontale de masse
négligeable suspendue en un point O. On fixe à l’extrémité C de la barre un crochet auquel on peut
suspendre le corps à peser. En un point B, entre O et D, est suspendu un contrepoids(s) de masse
m’=1kg. le contrepoids peut coulisser entre O et D. on donne OC=5Cm et OD=50Cm.
C
O
B
D
S
1. déterminer la masse maximale que la balance peut mesurer.
18
M. Ngourné Yves
2. La partie OD est graduée en hectogrammes. Déterminer la distance entre deux graduations.
3. On accroche un corps X en C. l’équilibre est réalisé lorsque le contrepoids est situé à 35Cm de
O. Déterminer la masse du corps accroché en C.
Exercice7
⃗⃗⃗ 1 ; ⃗⃗⃗
⃗⃗⃗ 3 représentées à
Sur un disque mobile autour d’un axe Δ, on exerce les trois forces 𝐹
𝐹2; 𝐹
l’échelle 1cm pour 20N. Le rayon du disque est égale 20cm.
1. Calculer le moment de ces trois forces par rapport à l’axe Δ.
2. Calculer la somme algébrique de ces moments par rapport à l’axe Δ
B
O
C
O
⃗⃗⃗⃗⃗
𝑭𝟐
A
Δ (Δ)
⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗
𝑭𝟑
⃗⃗⃗⃗⃗
𝑭𝟏
19
M. Ngourné Yves
7. INTENSITE ET TENSION DU COURANT ELECTRIQUE
Exercice1
Dans un bloc de cuivre métal, chaque atome donne naissance à un électron, qui en se déplaçant
assure le transport d’une charge électrique élémentaire −𝑒. Cet électron est un électron de
conduction.
1.
2.




Combien y a-t-il d’électrons de conduction dans un mètre cube de cuivre ?
Quelle est la quantité d’électricité correspondante ?
Masse molaire atomique du cuivre : 63,5g/mol
Masse volumique du cuivre : 𝜌𝑐𝑢 = 9. 103 𝑘𝑔/𝑚3
nombre d’Avogadro : 𝑁 = 6,02. 1023 𝑚𝑜𝑙−1
Charge de l’électron : −𝑒 = −1,6. 10−19 𝐶
Exercice2
Un circuit électrique est formé des appareils suivants disposés en série : une pile, une ampoule un
petit moteur et un interrupteur.
1. Faire un schéma du montage.
2. La quantité d’électricité en 15mn par le courant est 2700C. calculer l’intensité I de ce
courant.
3. Quantité d’électricité transportée en 45mn par le courant est maintenant 3A.h ; calculer la
nouvelle valeur de l’intensité I’.
Exercice3
On considère le montage ci-dessous.
A
C
B
2A
D
1A
1,5A
H
G
3A
F
E
1. Déterminer les intensités des courants dans les branches AB, GB, DF, CF.
2. Quel est le débit d’électron fourni par le générateur. Déterminer le sens et l’intensité du
courant dans tous les dipôles.
Exercice4
Un montage électrique comprend sept dipôles récepteurs. L’intensité I qui traverse la pile est de
500mA ; Les intensités qui traversent les dipôles D2 et D4 sont respectivement égales à 300mA et
100mA. Déterminer le sens et l’intensité du courant dans tous les dipôles.
20
M. Ngourné Yves
B
𝐼2
𝐼4
A
C
D4
D3
D6
D7
E
D1
Exercice5
On considère le réseau ci-dessous dans lequel certains courants sont connus en intensité et en sens.
1. On demande de déterminer les caractéristiques (intensités et sens) des courants I1 ; I2 ; I3 ;I4 et
I5 .
2. On mesure l’intensité I3 à l’aide d’un ampèremètre qui possède les calibres 1A ,3A, 5A et
dont le cadran comporte 150 divisions.
I.
A quel point F ou E, faut-il relier la borne + de l’ampèremètre ?
II.
Quel calibre faut-il utiliser ?
III.
Sur quelles divisions l’aiguille s’arrête-t-elle ?
10A
8A
𝐼2
𝐼4
𝐼1
4A
𝐼3
𝐼5
6A
21
M. Ngourné Yves
Exercice6
On donne pour les intensités dans les branches du montage ci-dessous 𝐼1 = 𝐼3 ; 𝐼2 = 3𝐼4 ; 𝐼 = 5𝐴.
Calculer 𝐼1 ; 𝐼2 ; 𝐼3 𝑒𝑡 𝐼4 et déterminer le sens du courant dans chaque dipôle.
𝐼3
𝐼4
𝐼
𝐼1
𝐼2
Exercice7
On considère le schéma du circuit représenté ci-dessous sur lequel le sens et les intensités sur
certaines branches sont précisés.
C
𝐼2 =?
𝐼0 =?
B
𝐼3 = 3𝐴
𝐼4 ?
𝐺
𝐼1 = 1𝐴
A
𝐼5 = 5𝐴
D
1. Reproduire la figure et indiquer le sens du courant dans les branches non indiquées.
2. Calculer les intensités dans les autres branches.
Exercice8
Dans un montage ci-dessous UPN=12V et les quatre dipôles placés entre les points A et D sont
identiques.
22
M. Ngourné Yves
P
N
B
A
C
D
1. Quelle est la tension aux bornes de chaque dipôle ?
2. Quelle est la valeur de la tension UBC ?
3. On relie B et C par un fil de connexion. La tension aux bornes de chaque dipôle a-t-elle
changé ?justifier la réponse.
Exercice9
On considère le montage ci-dessous. On mesure UBG=10V et UCD=4V. La chute de tension provoquée
par les fils de connexion est quasiment nulle.
A
B
B
C
D
H
G
F
E
1. Calculer UCF, UFD et UDE
2. Indiquer les nœuds et les branches du circuit. Le sens du courant dans chaque branche si,
seul, le dipôle(A.H) est générateur.
3. Représenter par des flèches les tensions UCF, UFD et UDE
23
M. Ngourné Yves
Exercice10
Dans le montage ci-dessous. Les lampes sont identiques, ainsi que les dipôles D1 et D2. La tension aux
bornes de chaque lampe est 3,4V.
P
D1
N
D2
1. Quelle est la tension UPN aux bornes du générateur ?
2. Représenter cette tension par une flèche.
3. Quelle est la tension aux bornes de D1 ?représenter par une flèche la tension positive aux
bornes de D1.
24
M. Ngourné Yves
A. CHIMIE
1. STRUCTURE DE L’ATOME
Exercice1
Le numéro atomique d’un élément vaut 12fois celui de l’hydrogène.
1. Quel nombre de protons renferme le noyau d’un atome de cet élément ?
2. Quel nombre d’électrons possède un atome de cet élément ?
3. De quel élément s’agit-il ?
Exercice2
Soit un atome dont le noyau contient 30 neutrons et a une charge totale égale a +4,0 10−18 𝐶
1. Quel est le numéro atomique du noyau ?
2. Quel est son nombre de nucléons A ?
3. Combien d’électrons comporte cet atome ?
On donne : la charge élémentaire 𝑒 = +1,6 .10−19 𝐶
Exercice3
12
On considère un atome de carbone dont le noyau est représenté par
6𝐶
Déterminer la composition du noyau de cet atome.
Combien d’électrons possède –t-il ?
En utilisant la masse des particules données dans le cours, calculer :
 La masse du noyau
 La masse de l’atome
L’affirmation faite dans le cours selon laquelle la masse de l’atome est pratiquement celle du noyau
est-elle justifiée ?
Exercice4
Déterminer la masse volumique d’un noyau d’Hélium constitué de 4nucléons. On suppose qu’il est
assimilable à une sphère de rayon égale à 1,9 10−15 𝑚.
On donne : masse du proton 1,67 10−27 𝑘𝑔
4
Volume d’une sphère 𝑉 = 3 𝜋𝑟 3
Exercice5
L’atome de sodium Na a pour Z=11 son nombre de masse est 23.
Quelle est la constitution de son noyau ?
Combien d’électrons comporte-t-il ?
Calculer la masse d’un atome de sodium. On admettra que la masse de l’atome est égale à la somme
des particules qui le constitue : 𝑚𝑝 = 𝑚𝑛 = 1,67.10−27 𝑘𝑔
𝑚𝑒 = 9,1.10−31 𝑘𝑔
Exercice6
Exprimer en fonction de Z, A et mn la masse m d’un atome et la masse m’ de tous les électrons qu’ils
renferment on prendra mn=mp et me=
1
1836
𝑚𝑛
En déduire le rapport m’/m et calculer dans le cas de hydrogène 11𝐻 et l’uranium 238
92𝑈 peut-on
accepter que la masse d’atome soit pratiquement égale à celle de son noyau ?
25
M. Ngourné Yves
Exercice7
La charge d’un noyau atomique est de 1,79. 10−18 𝐶
1. Quel est son numéro atomique ?
2. Déterminer le nombre de nucléides de ce noyau sachant qu’il contient 23 nucléons.
On rappelle que la charge élémentaire est ∶ 𝑒 = 1,6. 10−19 𝐶.
Exercice8
23
Dans 27g d’aluminium il y’a 6,02.10 atomes.
1. Quelle est la masse d’un atome d’aluminium ?
2. Combien y a-t-il d’atome d’aluminium dans un gramme d’aluminium ?
3. La valeur du rayon atomique de l’aluminium 𝑟𝐴𝑙 = 0,143𝑛𝑚. Calculer la masse volumique ρ1
de l’atome d’aluminium en kg/m 3.
4. La masse volumique ρ2 du métal d’aluminium vaut 2,7.103kg/m3. Comparer ρ1 et ρ2.
5. Calculer la masse volumique ρ3 du noyau de l’atome d’aluminium sachant que le noyau peut
être assimile à une sphère de rayon 4,0 10−15m. Comparer ρ1 et ρ3.
Exercice9
On donne les couples (Z, A) suivants : (3,7) ; (12,24) ;(17,37) ; (11,24) ; (21,45) ; (17,35).
Quels nucléides correspondent-ils ? Pour chacun d’eux. Préciser le nombre de protons et de neutrons
contenus dans leur noyau. Repérer les isotopes.
Exercice10
1. Indiquer le nombre de protons, de neutrons et d’électrons des ions suivants : 63𝐶𝑢2+
57𝐹𝑒 3+
;
37𝐶𝑙 −
; 64𝐶𝑢2+ ;
35𝐶𝑙 −
; 1𝐻 +
2. Quels sont les isotopes ? on donne 𝑍𝐶𝑢 = 29 ; 𝑍𝐶𝑙 = 17 ; 𝑍𝐻 = 1 ; 𝑍𝐹𝑒 = 26
26
M. Ngourné Yves
2. ELEMENTS CHIMIQUES ET CLASSIFICATION PERIODIQUE
Exercice1
On donne les formules électroniques de différents atomes.
(K)2(L)1 ;(K)2(L)2 ; (K)2(L)8(M)1 ;(K)2(L)8(M)2.
1. Retrouver le nom et le symbole de l’élément correspondant à chacun de ces atomes.
2. Donner la représentation de Lewis de ces atomes.
3. A quelle famille de la classification périodique appartiennent-ils ?
4. Quels ions peuvent-ils donner en acquérant une structure de gaz inerte ?
Exercice2
La structure électronique de quelques atomes est indiquée ci-dessous :
n=3
n=2
n=1
(a)
(b)
(c)
(d)
1. Identifier chacun des éléments (a), (b),(c) et (d)
2. Donner leur représentation de Lewis
3. A quel groupe appartient chacun de ces éléments ?
Exercice3
L’atome d’un élément X, à identifier, a pour représentation de Lewis dans l’état
fondamental :
X
1. Combien d’électrons a-t-il sur la couche externe ?
2. sachant que cette couche est la couche L, déterminer le numéro atomique de X
et établir la formule électronique complète de son atome.
3. Identifier X par son et son symbole.
Exercice4
Voici trois éléments de la classification périodique, dont les symboles sont représentés par :
19
9𝑋
20
10𝑌
39
19𝑊
1. trouver le symbole de chacun de ces éléments.
2. Quelle est la structure électronique externe de chacun d’eux ? Quels ions peuvent-ils
former ?
27
M. Ngourné Yves
Exercice5
Un anion a pour formule électronique (K)2(L)7(9)9 et porte deux charge élémentaires.
1. Donner la formule de cet ion dans son état fondamental.
2. Quel est le numéro atomique de l’élément correspondant ?
3. Donner la représentation de Lewis de cet ion dans son état fondamental
Exercice7
Le phosphore (symbole P) appartient à la 3e période de la classification périodique des éléments.
Il est situé juste au-dessous de l’azote (symbole : N, nombre de charge Z=7)
1. En déduire le nombre de charge du phosphore
2. L’atome de phosphore possède 31 nucléons. Combien comporte-t-il de protons, de
neutrons et d’électrons ?
Exercice8
1. Identifier l’élément dont l’ion 𝑋 − a pour formule électronique :(K)2(L)8.
2. Quel sont les autres éléments dont le cation et l’anion ont la même formule
électronique ?
Exercice9
1. Rechercher dans la classification périodique, la place des éléments Calcium Ca (Z=20)
et le Fluor (Z=9) ; en déduire leur représentation de Lewis.
2. Déterminer la formule des ions Calcium et Fluorure. Donner la règle qui conduit à la
détermination de ces ions. Ecrire leur représentation de Lewis. Préciser le caractère
(métal ou non métal) des éléments étudiés.
Exercice10
On considère la structure suivante d’un atome quelconque : (𝐾)2 (𝐿)8(𝑀)5
1.
2.
3.
4.
Trouver son numéro atomique en le justifiant.
En déduire la charge de son noyau en fonction de e.
Sachant que sa masse est m=5,177.10−26 𝑘𝑔, déterminer son nombre des nucléons
Donner la représentation symbolique du noyau de cet atome après l’avoir identifié
par son nom et son symbole grâce au tableau périodique.
28
M. Ngourné Yves
3.
MOLECULES ET LIAISONS DE COVALENCE
Exercice1
Un professeur relève dans une copie de l’élève les formules brutes suivantes : CH3 ; H2I ;
C2F8 ; Br3.
Ces formules peuvent-elles représenter des molécules ?rectifier les erreurs de cet élève
Exercice2
Le formol utilise comme désinfectant est obtenu en dissolvant le méthanol dans l’eau ;
déterminer la formule développée du méthanol sachant que sa formule brute est CH2O.
Exercice3
On considère les éléments de numéro atomique 1, 7,9 et 17.
1. Trouver la place de ces éléments dans la classification périodique (période et
colonne).
2. Etablir la formule électronique complète de ces atomes.
3. Quel est le nombre d’électrons externe de ces atomes. En déduire leur valence.
4. Etablir la représentation de Lewis de chacun d’eux.
5. Etablir la formule du composé le plus simple satisfaisant a la règle du gaz le plus
proche formé à partir des éléments de numéro atomique 1 et 7 puis 9 et 17 et enfin 1
et 9.
Exercice4
1. Quelle est la formule de la molécule la plus simple satisfaisant à la règle de l’octet et
formée à partir des éléments de numéros atomiques suivants ?
a) 1 et 8 ; b) 17 ; c) 6 et 17 ; d) 8 et 17 ; e) 6 et 8 ; f) 8.
2. nommer les.
3. Quelle est leur atomicité ?
Exercice5
L’élément silicium appartient à la famille du carbone et à la troisième période du tableau de
classification périodique.
1. En déduire son numéro atomique et donner la configuration électronique de l’atome
de silicium.
2. Donner la représentation de Lewis de l’atome de silicium.
3. En déduire celle de la molécule de silane de formule SiH4.
Exercice6
Le méthanol est une molécule de formule CH4O. Sa solution aqueuse est appelé formol.
1. Quelles sont les représentations de Lewis des atomes de cette molécule ?
2. Ecrire la représentation de Lewis de cette molécule.
29
M. Ngourné Yves
Exercice7
On considère les molécules des composés ci-dessous ne comportant que les liaisons
simples : CH4 ; N2H4 ; C2H6 ; Cl2O.
1. Ecrire les schémas de Lewis puis les formules développées de ces composés.
2. Mêmes questions pour les molécules ci-dessous sachant qu’elles comportent toutes
une liaison double ou triple : O2 ; N2 ; C2H2 ; HCN ; C4H8 ; C3H4 et C3H6O
Exercice8
L’éthane, l’éthène et l’éthyne sont des molécules contenant deux atomes de carbone et
respectivement 6, 4 et 2 atomes d’hydrogène.
1. Ecrire les représentations de Lewis des atomes contenus dans ces molécules.
2. En déduire les représentations de Lewis de ces molécules. La règle de l’octet est-elle
vérifiée ?
30
M. Ngourné Yves
4. QUANTITE DE MATIERE ET REACTION CHIMIQUE
Exercice1
Equilibrer les équations-bilan suivantes :
P4 + O2
Cu2O + O2
Al + Cl2
C2H6O +O2
CaC2 + H2O
C6H6 + Cl2
NH3 + O2
H2S + SO2
P4O10
CuO
AlCl3
CO2 + H2O
C2H2 +Ca(OH)2
C6H4Cl2 + HCl
NO + H2O
H2O + S
Exercice2
Le sucre est un compose bien défini : le saccharose de formule C12H22O22. Par chauffage en vase clos,
il donne du carbone et de la vapeur d’eau. Ecrire l’équation bilan de la réaction et calculer la masse de
carbone obtenue à partir de 43,3g de sucre.
Exercice3
On fait bruler 6g de carbone dans 100cm 3 dioxygène, volume mesuré dans les conditions ou le
volume molaire vaut 25L/mol.
Déterminer les quantités de matière contenues dans les échantillons de chacun des corps. La
combustion nécessite des quantités de matière égales de carbone et de dioxyde. Le carbone
sera-t-il entièrement consumé ?sinon, quelle est la masse du carbone restant ?
Exercice4
On fabrique industriellement la chaux vive (oxyde de calcium CaO) en chauffant à 1000°C du
calcaire (carbonate de calciumnCaCO3). Il se dégage du dioxyde de carbone.
1. Ecrire l’équation-bilan de la réaction.
2. Calculer la masse de calcaire a traiter pour obtenir une tonne de chaux vive.
3. Déterminer le volume, dans les conditions normales de température e de pression,
du dioxyde de carbone dégagé.
Exercice5
Le charbon de bois utilisé pour faire des grillades contient, en masse 80% de carbone pur.
Quel volume d’air, mesuré dans les conditions normales de température et de pression, est
nécessaire pour bruler complètement 500g de charbon de bois ? On rappelle que l’air
contient, en volume 1/5 de dioxyde et 4/5 de diazote.
Exercice6
Lorsqu’on chauffe du sulfate de fer II (FeSO4), il se décompose en oxyde de fer III (Fe2O3), en
dioxyde de soufre et en trioxyde de soufre.
1. Ecrire l’équation-bilan de la réaction.
31
M. Ngourné Yves
2. Déterminer le volume de dioxyde de soufre (dans les conditions ou le volume molaire
vaut 24L/mol) et la masse d’oxyde de fer III obtenus par décomposition de 7,6g de
sulfate de fer II.
Exercice7
Un composé organique gazeux A a pour formule ou CXHY ou x et y sont des nombres entiers
naturels non nuls ;
1. on réalise la combustion complète d’une masse m=1g de ce composé A en présence
d’un excès de dioxygène. La réaction produit 1,64g d’eau. Ecrire l’équation-bilan de la
réaction.
2. L’échantillon de A de masse 1g occupe un volume v=545ml dans les conditions de
l’expérience ou le volume molaire est Vm=24l/mol. Quelle est la masse molaire du
composé A ?
3. Déduire des questions précédentes la formule brute du composé A ?
4. Quel volume minimal de dioxygène faut-il mettre en œuvre pour réaliser la
combustion complète de 15kg du composé A ?
Exercice8
La formule d’un composé peut s’écrire CXHYO. L’analyse montre que le corps contient en
masse 62,1% de carbone et 10,3% d’hydrogène.
1.
2.
3.
4.
Déterminer le pourcentage en masse de l’élément oxygène.
En déduire la masse molaire du composé.
Trouver la formule du composé, c’est à dire déterminer x et y.
Donner une formule développée à ce composé.
Exercice9
La combustion complète dans le dioxygène de l’air de l’éthanol de formule C2H6O produit du
dioxyde de carbone et de l’eau.
1. Ecrire l’équation bilan de la réaction
2. On fait bruler une masse de 6,8g d’éthanol dans le dioxygène de l’air.
a. Calculer les masses d’eau et de dioxyde de carbone obtenues.
b. Calculer dans les CNTP, le volume du dioxygène nécessaire à la combustion.
Exercice10
Le fer brule dans le dioxygène pour donner l’oxyde magnétique 𝐹𝑒3 𝑂4 .
1.
2.
a)
b)
c)
d)
Ecrire l’équation bilan de la réaction.
On met en présence 11,2g de fer et 4,8g de dioxygène.
Déterminer le réactif en excès
Calculer la masse d’oxyde de fer à la fin de la réaction.
Calculer la masse restante du réactif utilisé en excès.
Apres avoir énoncé la loi de Lavoisier, la vérifier pour cette réaction.
32
M. Ngourné Yves
5. LES IONS EN SOLUTION AQUEUSE
Exercice1
Les atomes d’aluminium, de magnésium, de zinc, de cuivre, de sodium, de chlore peuvent
donner des ions.
1. Ecrire l’équation de passage de l’atome a l’ion.
2. Les hydroxydes métalliques sont les solides ioniques, composé d’ions métalliques et
d’ion d’hydroxyde𝑂𝐻 − . Ecrire les formules statistiques des hydroxydes suivants :
a) Hydroxyde d’aluminium ;
b) Hydroxyde de magnésium ;
c) Hydroxyde de cuivre II ;
d) Hydroxyde de fer III
Exercice2
Ecrire les solutions les formules statistiques des solides ioniques suivants : nitrate
d’ammonium, phosphate de baryum, sulfate de magnésium, carbonate de calcium, sulfate
d’aluminium.
On donne les formules de certains
ions :
𝑖𝑜𝑛 𝑛𝑖𝑡𝑟𝑎𝑡𝑒 : 𝑁𝑂3− ; 𝑖𝑜𝑛 𝑝ℎ𝑜𝑠𝑝ℎ𝑎𝑡𝑒 𝑃𝑂43− ; 𝑖𝑜𝑛 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑒 𝐶𝑂32− ; 𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑚𝑚𝑜𝑛𝑖𝑢𝑚 𝑁𝐻4+ ;
𝑖𝑜𝑛 𝑠𝑢𝑙𝑓𝑎𝑡𝑒 𝑆𝑂42−
Exercice3
Ecrire les équations de mise en solution des solutions ioniques suivantes :
1.
2.
3.
4.
Sulfate d’aluminium :𝐴𝑙2 (𝑆𝑂4 ) 3
Chlorure d’ammonium : 𝑁𝐻4 𝐶𝑙
Nitrate de plomb : 𝑃𝑏(𝑁𝑂3 ) 2
Oxyde de magnésium : 𝑀𝑔𝑂
Exercice4
On dissout 1,46g de chlorure de sodium et 2,80g de chlorure de calcium dans 50ml d’eau.
1. Quelle sont les espèces chimiques en présence ?
2. Calculer les concentrations molaires de chacune des espèces chimiques présentes.
Exercice5
Pour soulager une rage de dents, on a besoin de se rincer la bouche avec une solution
aqueuse S de chlorure de sodium de concentration massique 200g/L.
1. Quelle est la concentration molaire de la solution ?
2. Quelle masse de chlorure de sodium faut-il dissoudre dans un verre d’eau de 12Cl
pour obtenir la solution S ?
3. Quelle quantité de matière de chlorure de sodium faut-il encore dissoudre dans le
verre pour obtenir la saturation de la solution ?
33
M. Ngourné Yves
Exercice6
La vitamine C, ou acide ascorbique 𝐶6 𝐻8 𝑂6 est souvent prescrite en cas des grippes ou en
période de convalescence. Elle peut se présenter en sachet contenant entre autres, une
masse m1=1g de vitamine C et m2=6,05g de saccharose 𝐶12 𝐻22 𝑂11 .
1. Déterminer les quantités de matière de vitamine C et de saccharose contenues dans
un sachet.
2. Le contenu de ces sachets doit être dissous dans un demi-verre d’eau. En ‘a que le
volume de la solution obtenue vaut V=125ml, déterminer les concentrations molaires
de ces solutés dans la solution.
Exercice7
On dissout du sulfate d’aluminium 𝐴𝑙2 (𝑆𝑂4 ) 3
dans l’eau.
1. Ecrire l’équation de sa mise en solution.
2. Ecrire l’équation traduisant l’électroneutralité de la solution obtenue.
3. La concentration des ions sulfate dans la solution est 0,3mol/L. En déduire :
a) La concentration des ions d’aluminium ;
b) La masse du sulfate d’aluminium solide qu’il a fallu introduire dans l’eau pour
préparer 100cm3 de cette solution.
Exercice8
L’hydrogénocarbonate de sodium 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3, communément appelé bicarbonate de soude
est produit utilisé pour soulager certains maux d’estomac.
Un malade dissout 3g (une cuillère à café) de ce composé dans un verre de capacité 0,15L
rempli d’eau au 2/3.
1. Calculer la concentration de la solution obtenue.
2. Sachant que la solubilité du bicarbonate de soude est 70g/L combien de cuillerée
faut-il verser dans ce verre rempli aux 2/3 d’eau pour saturer la solution ?
Exercice9
On veut préparer une solution de sulfate de sodium de concentration 0,25mol/L.
1. Quelle masse de sulfate de sodium solide faut-il dissoudre dans l’eau pour obtenir
200cm3 de solution ?
2. Calculer la quantité de matière de chacun des ions présentes dans 10cm 3 de solution
ainsi obtenue.
3. Vérifier l’électroneutralité de cette solution.
Exercice10
On doit préparer 250ml d’une solution de sulfate de cuivre de concentration molaire
0,25mol/L.
1. Quelle masse de sulfate de cuivre hydraté 𝐶𝑢𝑆𝑂4 . 5𝐻2 𝑂 faut-il peser ?
2. Quelle sont les concentrations molaires des ions présents dans cette solution ?
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M. Ngourné Yves
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M. Ngourné Yves