On étudie le mouvement d`un skieur nautique lors d`un saut

Contrôle de Physique / Chimie
Exercice 1
On étudie le mouvement d’un skieur nautique lors d’un saut au tremplin.
Le skieur de masse m = 70kg est tracté à vitesse constante par un canot par l’intermédiaire
d’un câble tendu, parallèle au plan d’eau. Les frottements moyens de l’eau, subi par le skieur,
sont estimés à une force constante de 700N. Après un parcours de 200m, le skieur arrive au
point B avec une vitesse de 72km.h-1.
1. Faire le bilan des travaux de toutes les forces exercées sur le skieur en précisant celles
qui ne travaillent pas.
2. Déterminer la valeur du travail du câble.
On suppose tout au long de l’exercice que l’origine de l’axe vertical ascendant Oz coïncide
avec la surface du plan d’eau.
3. Déterminer la valeur de l’énergie mécanique au point A et au point B. Conclure.
Le skieur lâche le câble et aborde un tremplin de longueur 10m et de hauteur 5,0m au-dessus
du plan d’eau. Sur le tremplin, une force de frottement de 500N s’exerce sur le skieur.
4. Déterminer la vitesse du skieur au point C (sommet du tremplin).
Le skieur effectue le saut. On néglige les frottements de l’air. La vitesse au sommet D de la
trajectoire du skieur est VD = 9,0m.s-1.
5. Exprimer litteralement en fonction de m ;g ;ZC ;ZD ;VC et VD. l’énergie mécanique au
point C et au point D. Y-a-t-il conservation de l’énergie mécanique entre les points C
et D ? Justifier. En déduire la hauteur du point D, sommet de la trajectoire.
Donnée : g =9,8 N.kg-1
Exercice 2
Le Schtroumpf curieux vient de dérober la recette du liquide magique chez Gargamel…
Dans un ballon de 1L, il verse 600mL d’eau riche en
dioxygène dissous, 15g de glucose.
Il agite pour bien dissoudre le glucose, puis il ajoute quelques
gouttes de bleu de méthylène.
Le ballon se colore en bleu, il bouche ce dernier et le laisse
reposer. La coloration bleue s’estompe lentement.
Une fois la décoloration complète, il agite énergiquement :
la coloration bleue réapparaît instantanément !
Inventaires des couples oxydant / réducteur :
 le bleu de méthylène existe sous deux formes en solution aqueuse : BMH(aq) incolore et BM+(aq)
bleue. Ces deux formes constituent le couple oxydant / réducteur BM+(aq) / BMH(aq)
 L’ion gluconate C6H11O7-(aq) / glucose C6H12O6(aq)
 Le dioxygène dissous dans l’eau O2(aq) / H2O(l)
La réaction se fait en milieu basique, mais on utilisera les ions H+(aq) pour vérifier les lois de
conservation des éléments et des charges lors de l’écriture des demi-équations et équations d’oxydoréduction.
1. Comment évolue le bleu de méthylène dans le
ballon ?
2. Ecrire la demi-équation correspondant au couple
BM+(aq) / BMH(aq).
3. Le passage de la forme bleue à la forme incolore
nécéssite l’intervention d’un réducteur présent dans
le ballon (le solvant mis à part). Lequel ? Ecrire sa
demi-équation d’oxydoréduction.
4. Ecrire l’équation de la réaction d’oxydoréduction
modélisant la décoloration.
5. Le passage de la forme incolore à la forme bleue nécéssite l’intervention d’un oxydant présent
dans le ballon. Lequel ? Ecrire sa demi-équation d’oxydoréduction.
6. Ecrire l’équation de la réaction d’oxydoréduction modélisant la recoloration du ballon.
Exercice 3
La pièce de 10 centimes d’euro est constituée d’un alliage de cuivre,
d’aluminium, de zinc et d’étain. Le pourcentage massique en cuivre
de cet alliage est de 89,0%. Une pièce pèse m = 4,18g.
On fait réagir la pièce avec une solution d’acide nitrique
(H+aq + NO3-aq) de concentration 5,0 mol.L-1.
L’ion nitrate NO3-(aq) est un anion oxydant capable d’oxyder le cuivre
en ion cuivre II. Au cours de cette réaction, l’ion nitrate se réduit en
monoxyde d’azote NO(g).
1. Ecrire l’équation de la réaction d’oxydoréduction correspondant à l’oxydation du
cuivre par les ions nitrate. (On écrira au préalable, les demi-équations
d’oxydoréduction).
2. Quel volume minimal de la solution d’ions nitrate faut-il utiliser pour oxyder tout
le cuivre d’une pièce de 10 centimes d’euros ?
Donnée : MCu 63,5g.mol-1