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Contrôle de sciences physiques
PHYSIQUE
I. Etude énergétique du saut (6 points)
On veut comparer la puissance moyenne développée au
cours d’un saut sur place par différentes espèces.
Le saut comporte deux phases. Partant d’une vitesse nulle,
l’individu se détend pendant une durée 
le sol en translation avec une vitesse initiale verticale v. Il
s’élève alors sur une hauteur h où sa vitesse s’annule, puis
retombe. On a mesuré pour des individus de différentes
espèces, cette durée 
1. Quel est le travail du poids de l’individu qui saute, entre
l’instant du décollage et le sommet de sa trajectoire ?
2. En négligeant l’action de l’air, calculer l’énergie
cinétique acquise au moment du décollage et la vitesse
correspondante pour chaque espèce. On justifiera
clairement la méthode utilisée.
3. D’où provient l’énergie nécessaire ?
4. Calculer la puissance moyenne développée par le travail des forces musculaires au cours de la détente de chaque individu.
5. Si l’on ramène cette puissance à la même masse pour tous les individus (par exemple 1kg), quelle est l’espèce la plus
performante à la détente ?
5. En réalité les petits animaux doivent développer une puissance bien plus importante que celle qui vient d’être évaluée pour
atteindre la même hauteur. A votre avis, pourquoi ?
Donnée : g = 10 N.kg–1
II. Transfert d’énergie interne (3 points)
1. Dans quel cas la variation d’énergie interne d’un corps est obtenue par la relation ΔU = m ∙ c ∙ Δ ?
2. Donner la signification et le nom de chacune de ces grandeurs intervenant dans cette relation.
3. Dans quel cas la variation d’énergie interne d’un corps est obtenue par la relation ΔU = m ∙ L ?
4. Donner la signification et le nom de chacune de ces grandeurs intervenant dans cette relation.
III. Le frein à disque (7 points)
Un frein à disque se compose d'une partie fixe : l'étrier, solidaire des structures du véhicule, et
d'une partie mobile : le disque, entraîné par la roue. L'étrier supporte les deux plaquettes qui,
sous l'action d'une commande généralement hydraulique, pressent le disque, empêchant ainsi sa
rotation. Les plaquettes sont toujours maintenues en léger contact ou à très courte distance
(0,20 à 0,25 mm) du disque. Ce sont les plaquettes qui entrent en contact avec le disque de
frein et freinent le véhicule. Leur garniture peuvent être en métal fritté (sinter) ou en organique
(céramiques). Les plaquettes se distinguent en fonction de leur utilisation et de leur température
de fonctionnement habituel :
Plaquettes « route » entre 80° et 300°,
Plaquettes « sport » entre 150° à 450°,
Plaquettes « racing » entre 250 et 600°.
Les plaquettes ne sont réellement efficaces qu'une fois arrivé à leur température de
fonctionnement. Comme il est rare d'atteindre 250°C sur route, des plaquettes « racing » seront
moins efficaces que des « routes » pour une utilisation quotidienne.
1- a) Quelle modification d’énergie du véhicule, les freins permettent-ils de réaliser ?
b) Quel est le transfert d’énergie entre le disque et les plaquettes ?
2- Une automobile de masse M= 900 kg roule à une vitesse de 50 km.h -1. L’automobiliste freine brusquement et s’arrête au bout
de 40 m .
a) calculer la quantité d’énergie transférée au niveau des freins
b) Si toute cette énergie était fournie à une masse m = 1 kg d’eau, quelle serait sa variation de température ?
On rappelle que ceau = 4180 J.kg-1.°C-1
3- Pourquoi les plaquettes de freins s’usent-elles ?
4- Pourquoi en sport les plaquettes de frein ont elles à supporter de plus fortes température ?
CHIMIE
I. Etylotest (4 points)
Description du dépistage de l’alcoolémie par l’éthylotest chimique :
La personne contrôlée souffle
dans un « ballon »
On applique ensuite un embout
comportant des cristaux de couleur
jaune, au travers desquels on fait
ressortir l’air du ballon.
Si les cristaux se colorent en vert
au-delà du repère central, le
contrôle est positif.
La couleur initiale jaune des cristaux est due aux ions dichromate Cr 2O72-. Ces ions sont les oxydants du couple Cr2O72- / Cr3+.
Les ions Cr3+ sont verts.
1°) Écrire la demi-équation électronique relative au couple Cr2O72- / Cr3+.
2°) La réaction qui se produit lors d’un test positif met en jeu les ions dichromate et l’éthanol C 2H6O présent dans l’air expiré.
L’éthanol est-il un oxydant ou un réducteur ? Justifier.
3°) Au cours du test positif, l’éthanol expiré C2H6O est transformé en acide éthanoïque C2H4O2.
Écrire la demi-équation correspondante.
4°) Écrire le bilan de la transformation d’oxydoréduction qui se produit lors du test positif et justifier le changement de couleur
observé.
II. Titrage conductimétrique d’une solution d’acide chlorhydrique (10 points)
On titre par conductimétrie une solution d’acide chlorhydrique (H 3O+ + Cl-) avec une solution d’ammoniaque (NH 4+ + HO-) de
concentration c0 égale à 0,75 mol.L-1. On prélève un volume V1 égale à 20 mL de la solution d’acide chlorhydrique, que l’on
verse dans un bécher. On ajoute 200 mL d’eau distillée, puis l’on verse à l’aide d’une burette graduée la solution d’ammoniaque.
On mesure alors la conductance du mélange obtenu lors des ajouts de la solution d’ammoniaque. On obtient les résultats
suivants :
Volume versé V2
0
2
4
6
8
10
12
13
13,5
14
15
17
19
21
(en mL)
Conductance G
8,7
8,1
7,6
6,5
5,4
4,2
3,3
2,9
2,8
2,8
2,9
3,0
3,0
3,1
(en mS)
1- Schématiser et annoter le montage nécessaire pour effectuer ce titrage. Où se trouvent la solution titrée et la solution titrante ?
Pourquoi a-t-on dilué la solution d’acide chlorhydrique ?
2- Écrire l’équation de la réaction du titrage. Définir ce type de réaction.
3- Tracer la courbe représentant la conductance de la solution en fonction du volume de la solution d’ammoniaque versé. On
prendra 2 cm pour 1 mS et 1 cm pour 1 mL.
Expliquer d’après la courbe et l’équation de la réaction comment on calcule la concentration molaire c 1 de la solution d’acide
chlorhydrique. Faire un tableau d’avancement. Calculer c1.
4- Expliquer l’allure de la courbe obtenue.
Données :
Ion ClHONH4+
H3O+
2
-1
-3
-3
-3
Conductivité molaire ionique en S.m .mol
7,63.10
19,9.10
7,34.10
35,0.10-3