Lycée Moulay Ismail Meknès Devoir 1 ,1ér tranche,
physique-chimie 2 Bac SM 01-11-2019 2H
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Si, au cours de l’épreuve, un élève repère ce qui lui semble être une erreur
d'énoncé, il le signale dans sa copie et poursuit sa composition en indiquant les
raisons des initiatives qu'il est amené à prendre pour cela .
Exercice 1
Vitesse de propagation des ondes à la surface de l’eau.
- cas des ondes dites « courtes » (en eau profonde) : longueur d’onde λ faible devant la profondeur h
de l’océan (λ < 0,5 h)
.g
v
2
- cas des ondes dites « longues » (eau peu profonde) : longueur d’onde λ très grande devant la
profondeur de l’océan (λ > 10h)
.v gh
g est l’intensité du champ de pesanteur terrestre.
Un vibreur est muni d’une pointe qui affleure la surface libre d’une nappe d’eau d’épaisseur
constante h=5cm en un point S , contenue dans une cuve à ondes, des vibrations verticales
sinusoïdales. Ce point S, joue le rôle d’une source d’ondes, est animé d’un mouvement rectiligne
sinusoïdal de loi horaire yS=asin(2Nt +S) qui débute à l’instant t=0 et a=2.10-3m. (t est en
secondes et yS est en mètres). La célérité des ondes à la surface libre de l’eau est V et sa
fréquence est N=14 Hz. On négligera toute réflexion des ondes.
1- la surface de l’eau est un milieu dispersif, pour les ondes courtes (en eau profonde) ?.
Justifier ta réponse (0,5)
- même question pour les ondes longues (eau peu profonde) ?. (0,5)
2- On donne le schéma d’une coupe transversale de la nappe d’eau passant par la source S, à un
instant t1 (figure-1-). Déterminer graphiquement :
a- La longueur d’onde et l’abscisse du front d’onde à l’instant t1. Déduire la valeur de
l’instant t1. (1)
b- Déduire la célérité de l’onde. (0,5)
c- Vérifier le type de d’ondes courtes ou longues. g=9,8 ms-2.(1)
d-déterminer la phase initiale S de la source S. (0,5)
3- Soit M un point de l’axe ox situé au repos à une distance x=18mm de la source S. Etablir
l’expression numérique de l’élongation du point M au cours du temps.(1)
y(mm)
x(mm)
18 mm
Fig 1
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4- On double la valeur de la fréquence.
Représenter l’aspect d’une coupe fictive de la surface de l’eau par un plan vertical
passant par S à la date t2=25 ms: .(1)
EXERCICE 2
Un prisme rectangle en A , d’angle 0
50B
, reçoit dans le plan de section principale, un rayon
monochromatique
qui
arrive sur AB sous l’incidence i au dessus de la normale. Se réfléchit en
BC puis ressort en AC.
1- Définir les thermes suivants :
Onde ; onde électromagnétique ; la lumière monochromatique.(0,75)
2- Tracer la marche du rayon lumineux. (2,5)
3- Trouver la condition
l
iant
les angles i ,
B
ˆet l’indice n pour qu’il y ait réflexion totale sur
BC.(1,25)
4- Trouver l’expression de la déviation D en fonction
de i angle d’incidence, et de i’ angle d’émergence de
AC .(1,5)
5- pour 0
25i Un faisceau de lumière blanche parallèle
tombe sur AB
- Décrire le phénomène observé .(0,5)
- Calculer DR et DV pour les deux colores le rouge et
le violet . 377,1
V
n
. 332,1
R
n
(1)
Chimie
On étudie la réaction d'oxydation de l'acide oxalique HOOC–COOH (solution incolore)
par l'ion permanganate MnO4–(aq) en milieu acide (solution de couleur violette).
1. On dispose d'une solution mère de concentration : c0 = 1,00
10-2 mol.L-1
Décrire, en précisant le matériel utilisé, le protocole à suivre pour préparer 50,0 mL de solution
aqueuse de permanganate de potassium de concentration c1 = 2,00 10-3 mol.L-1. (0,5)
2. La réaction met en jeu les deux couples suivants: MnO4–(aq) / Mn2+ (aq) et CO2 (aq) /H2C2O4 (aq) .
2.1. Écrire les deux demi-équations d'oxydoréduction de ces deux couples, puis l'équation de la
réaction entre les ions permanganate et l'acide oxalique. (0,75)
2.2. On mélange V1 = 20,0 mL de la solution aqueuse de permanganate de potassium de
concentration molaire apportée c1 , acidifiée par de l'acide chlorhydrique (Cl –(aq) ,H3O +(aq)) de
volume V=5mL et concentration c=1mol/L, à V2 = 20,0 mL d'une solution aqueuse d'acide oxalique
de concentration molaire apportée c2 = 5,00
10 -2 mol.L-1.
Calculer l'avancement maximal xmax. En déduire le réactif limitant. (1)
2.3. Les ions Mn2+(aq) ne colorent pas le milieu réactionnel.
Comment va évoluer la couleur du mélange lorsque la transformation se déroule ? (0,25)
A
B
C
i
i’
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3. La transformation chimique supposée totale étant lente, on peut suivre son évolution par
conductimètre. On mesure la conductivité σ du mélange réactionnel placé dans la cuve du
conductimètre
3.1. Quelles sont les espèces chimiques principalement responsables à la variation de la
conductivité σ de la solution ? (0,5)
3.2. Montrer que la conductivité σ(t) et l'avancement de la réaction x(t) est reliés par la relation:
x(t) = β . σ(t) +α
avec β et α deux constantes trouver l’expressions de en fonction :
les conductivité molaires ioniques , les concentrations et les volumes (1,5)
3.3. on établit la courbe qui représente l’évolution de la concentration MnO4–(aq) ce qui permet de
suivre le déroulement de la réaction.
Définir puis déterminer, en justifiant, le temps de demi-réaction. (0,5)
3.4. Définir la vitesse volumique de réaction. Calculer sa valeur à la date t = 400 s, (1)
3.5. Le volume restant constant, en comparant qualitativement les vitesses de réaction
aux dates tl = 100 s, t2 = 600 s et t3 = 1100 s, dire comment évolue la vitesse au cours du
temps. Justifier cette évolution (0,75)
3.6. On refait l'expérience en modifiant uniquement la concentration molaire apportée de la
solution d'acide oxalique : c2 = 2,50
10 –3 mol.L-1.
tracer qualitativement la nouvelle courbe d’évolution de la concentration MnO4–(aq) (1)
0
0 200 400 600 800 1000
1200
t
(s)
Courbe 1. la concentration MnO4
–
(aq) en fonction du temps:
1
/
3
100%
