Chaque réponse sera rédigée et justifiée avec soin. La qualité de la présentation sera prise en compte. Les résultats
seront donnés avec un nombre convenable de chiffres significatifs.
LES QUATRE EXERCICES SONT INDEPENDANTS.
PARTIE I : CHIMIE
Exercice 1 : Une crème solaire à base de plantes
Un fabricant de cosmétiques travaille à l’élaboration d’une crème solaire incorporant des substances issues de plantes.
Après avoir tracé le spectre d’absorption de plusieurs substances organiques entre 280 et 400 nm, il a retenu le
salicylate de méthyle, espèce chimique issue des fleurs de tiaré que l’on trouve en Polynésie
Le cahier des charges du fabricant comporte notamment les contraintes suivantes :
• la crème doit protéger des UVA et UVB, en mélangeant si nécessaire plusieurs espèces chimiques ;
• les composants de la crème doivent être suffisamment stables dans l’eau, pour permettre son utilisation en
présence d’eau ;
• l’exposition au soleil ne doit pas réduire trop rapidement l’efficacité de la crème, elle doit au bout d’une demi-
journée toujours permettre l’absorption de 50 % de la lumière.
NOM : PRENOM :
CLASSE :
DEVOIR MAISON DE SCIENCES PHYSIQUES - TS
1. Le salicylate de méthyle pourrait-il être utilisé pour filtrer les rayonnements ultraviolets ?
2. Justifier le choix de la longueur d’onde de 306 nm pour obtenir le graphique 2.
3. Déterminer le temps de demi-réaction, en détaillant la démarche. Conclure.
4. En étudiant le nombre de protons correspondant à chacun des 3 signaux sur le spectre RMN de II, montrer
que cette espèce est certainement le salicylate de méthyle.
5. Une autre analyse a permis de montrer que la molécule IV a pour formule brute C7H6O3. Identifier cette
molécule en interprétant son spectre IR.
6. Proposer une équation de la réaction qui s’est produite, et en déduire la formule développée de III. En quoi
son spectre IR permet de confirmer cette réponse ?
7. Le salicylate de méthyle peut-il être utilisé comme filtre pour fabriquer une crème solaire ? Argumenter en
faisant référence au cahier des charges du fabricant.
Exercice 2 : Synthèse de la lidocaïne
1. Choisir, en justifiant, dans la liste suivante la verrerie que l’on doit utiliser pour mesurer les volumes V2 et V3.
– bécher 50 mL
– fiole jaugée 50 mL
– pipette jaugée 10 mL
– bécher 100 mL
– éprouvette graduée 10 mL
– éprouvette graduée 50 mL
2. À partir de quelle date peut-on considérer avec certitude que la transformation est terminée ? Justifier.
3. En examinant la nature du réactif A et de la lidocaïne, déterminer la catégorie de la réaction parmi :
substitution, addition ou élimination.
4. Identifier le site donneur et le site accepteur du doublet d’électrons lors de la formation de la liaison
carbone-azote.
5. Compléter le mécanisme réactionnel en ajoutant le minimum de flèches courbes
PARTIE II : PHYSIQUE
Exercice 1 : Le téléphérique
Répondre à l’aide de ses connaissances et des documents.
1. a. Calculer le travail du poids d’une personne de masse 70 kg assimilée à un point
matériel lorsque celle-ci se déplace de A (Chamonix) à C (piton nord de l’aiguille du
Midi).
b. Ce travail dépend-il du chemin suivi ?
2. a. Sur le tronçon A-B supposé rectiligne, exprimer le travail de la force 𝐹
⃗1 exercée par
le câble tracteur sur la cabine pleine, en fonction de F1 et AB.
On supposera 𝐹
⃗1 parallèle à AB.
b. Exprimer le travail de la force 𝐹
⃗2 exercée par le câble tracteur sur la cabine pour le
second tronçon avec les mêmes hypothèses.
3. En supposant que le travail exercé par chacun des câbles tracteurs est Pélec
2∆t
pendant la durée ∆t, où Pélec est la puissance électrique du moteur, déterminer les
normes de 𝐹
⃗1et 𝐹
⃗2.
4. a. Quelle est la consommation d’énergie électrique par voyageur lors du trajet, en
considérant la cabine pleine à chaque fois ?
b. La comparer au travail du poids calculé précédemment et commenter.
5. Comparer les consommations énergétiques par voyageur et par mètre de dénivelé,
pour le téléphérique du Pic de l’aiguille du Midi et pour les autres modes de transport
du document 3. Conclure.
Exercice 2 : Eris et Dysnomia
Répondre à l’aide de ses connaissances et des documents.
1. a. Énoncer la 3e loi de Kepler pour une planète autour du Soleil.
b. L’orbite d’Éris se situe-t-elle au-delà ou en-deçà de celle de Pluton ?
Justifier sans calcul.
2. a. Définir le référentiel permettant d’étudier le mouvement de Dysnomia, supposée ponctuelle, autour d’Éris.
b. Établir dans ce précédent référentiel, supposé galiléen, l’expression de l’accélération de Dysnomia en fonction des
paramètres de l’énoncé. On considérera que Dysnomia est soumise uniquement à l’attraction d’Éris.
c. En déduire que la période de révolution TD de Dysnomia a pour expression:
d. Montrer que l’on retrouve la 3e loi de Kepler.
3. a. Déduire de l’expression de TD celle de la masse ME d’Éris.
b. Calculer sa valeur.
c. En évaluant le rapport M E
𝑀𝑃 , expliquer pourquoi la découverte d’Éris a remis en cause le statut de planète de
Pluton.
1
/
5
100%
