2nde …..Mercredi 7 octobre 2015 Durée : 1h00 Calculatrice autorisée DS n°1 de Physique et de Chimie – Niveau seconde Soignez la rédaction et la présentation de votre devoir. Numérotez correctement les questions. Donner les expressions littérales puis les applications numériques. Justifier vos réponses. L’énoncé est à rendre avec votre copie Exercice 1 : Ecriture scientique – Ordre de grandeur 1) a) Classer les longueurs suivantes par ordre croissant : 109 nm ; 104 μm ; 104 mm ; 10 –3 cm. 1m, 10-2m, 10 m, 10-5 m 1pt 10 –3 cm<104 μm <109 nm <104 mm b) Le rayon RA d’un atome de sodium est de 0,183 milliardième de mètre. Écrire ce nombre en utilisant les puissances de 10. : 1,83x10-10 m Ecrire ce nombre en utilisant un sous-multiple du mètre mieux adapté. : 0,183 nm ou 183 pm 1pt 2) a) Écrire les nombres suivants en notation scientifique puis en donner l’ordre de grandeur : a = 0,0023 ; b = 158 000 ; c = 0,00150 ; d = 10200 a = 0,0023 b = 158 000 c = 0,00150 Notation scientifique Ordre de grandeur 2,3×10-3 10-3 1,58000×105 105 1,50×10-3 10-3 d = 10200 2pts 1,0200×104 104 b) Exprimer les distances suivantes en mètres en utilisant la notation scientifique : Distance terre – lune : D = 384 000 km ; rayon d’un atome d’aluminium : R = 0,125 nm. D=3,84x108 m ; R=1,25x10-10 m 1pt Exercice 2 : Utilisation d’un laser 1) La lumière d’un laser parcourt une distance d = 45 km en une durée t = 0,24 ms dans le cœur en verre d'une fibre optique d'un réseau de télécommunications. Calculer en m.s1 la vitesse v de propagation de la lumière dans le cœur de la fibre optique. ݀ 45000 1pt =ݒ = = 1,9ݔ10଼݉ . ିݏଵ ∆ ݐ2,4ݔ10ିଶ 2) Des réflecteurs ont été placés sur la Lune lors des différentes missions américaines Apollo. Une émission laser en direction de celle-ci met 2,56 s pour revenir à son point de départ. 0,5pt a) Quelle est la vitesse c de propagation de la lumière dans le vide ? 3,0x108 m.s-1 b) En déduire la distance D entre la Lune et la Terre ? 1pt ࢊ = ࢜× ࢚ ࢜ × ࢚ , × ૡ × , ࢊ= = = , ૡ × ૡ . Page 1 sur 3 Exercice 3 : Electrocardiogramme La figure ci-dessous présente des extraits d'électrocardiogrammes (ECG) de deux patients obtenus avec la même échelle. Le patient 1 ne présente aucun problème cardiaque. Le patient 2 souffre d'arythmie : au repos, son cœur ne bat pas toujours régulièrement. 1) Identifier l'ECG du patient 2 en justifiant votre réponse. Le patient 2 a un ECG qui n’est pas périodique. Ses battements cardiaques sont irréguliers. 0,5pt 2) Déterminer la période puis calculer la fréquence cardiaque du patient 1 en Hz. T1= 0,4s x 3div=1,2s ; f1=1/1,2=0,83 Hz 2pts 3) a) En déduire le nombre N de pulsations cardiaques que peut ressentir le patient 1 s'il prend son pouls pendant 1 minute. 0,83 battement par seconde x60=50 battements par minute. 1pt b) A priori, subit-il un effort ou est-il au repos ? Il est au repos, parce que notre cœur bat en moyenne 60 à 80 fois par minute. Et en accélération le cœur se met à battre plus de 100 fois par minute. 0,5pt 4) Le patient 1 effectue une course rapide sur un tapis roulant. Comment serait modifié son ECG si on conserve la même échelle ? La fréquence et la tension maximale augmenteront, mais la période diminuera. 1pt Angle de réfraction r Rayon réfracté Exercice 4 : Qui a raison ? Normale Dioptre Jojo est en séance de TP. Afin d’étudier la réfraction de la lumière, il utilise le dispositif suivant (lampe avec ½ cylindre sur plateau tournant) : 1) Jojo est un peu perdu. Aidez-le en annotant le schéma avec les indications suivantes : normale, dioptre, rayon réfracté, rayon incident, angle d’incidence i, angle de réfraction r. r Lampe i Rayon incident Angle d’incidence i 1pt Jojo ne comprend pas pourquoi le rayon traverse la partie courbée du demi-cylindre sans être dévié. Expliquez-le lui. Quand le faisceau laser arrive perpendiculairement à la surface rectangulaire du demi-cylindre la lumière ne dévie pas. 1pt 2) Jojo a réalisé des mesures suivantes mais n’a pas terminé de compléter son tableau : i (degrés) 0 10 20 30 40 50 60 70 r (degrés) 0 7 13 19,5 25 31 35,5 39 sin i 0 0,17 0,50 0,64 0,77 0,87 sin r 0 0,12 0,34 0,22 0,33 0,42 0,52 0,58 0,94 0,63 Complétez le tableau pour lui. 0,5pt Page 2 sur 3 3) Construisez sur le papier millimétré ci-dessous la représentation graphique des variations de sin i en fonction de sin r. 3pts 4) Interprétez le graphique et déterminez la loi qui est ainsi vérifiée. Les sinus des angles de réfraction et ୱ୧୬ d’incidence sont liés par une relation de proportionnalité : ୱ୧୬ = ݇ ou k=nr/ni. 1pt 5) Le demi-cylindre contient un liquide incolore et transparent. Jojo pense qu’il s’agit d’eau et son binôme Gigi pense qu’il s’agit de glycérol. Qui a raison ? Détaillez votre raisonnement. Données : nair = 1,00 ; neau = 1,33 ; nglycérol = 1,50. Le tableur Excel propose pour cette représentation graphique, l’équation : y = 1,50 x (avec ses propres notations. y/x= sin i/sin r=1,50 ݊ = 1,50 ݊ Ou ni=1, alors nr=1,50-> Le semi-cylindre contient du glycérol. 1pt Page 3 sur 3