Direction de l`Enseignement Supérieur

Série : D - SESSION 2005
N.B. :
- Les Cinq Exercices et le Problème sont obligatoires.
- Machine à calculer autorisée.
CHIMIE ORGANIQUE
(3 points)
Soit un corps A de formule brute CnH2nO.
1. L’oxydation complète de 1g de A par le dioxygène de l’air donne de l’eau et 2,45g de dioxyde de carbone.
Déterminer n.
(1,00 pt)
2. En milieu acide, A est oxydé par le permanganate de potassium et donne l’acide 2– méthylpropanoïque.
En déduire la nature et la formule semi-développée du corps A.
(1,00 pt)
3. On fait réagir l’acide 2– méthylpropanoïque sur le méthanol.
Ecrire l’équation bilan de cette réaction et donner ses caractéristiques.
(1,00 pt)
M (C) =12g.mol–1
M (H) = 1g.mol–1 M (O) = 16g.mol–1
CHIMIE MINERALE
(3 points)
La température des liquides est 25°C.
Une solution aqueuse d’ammoniac NH3 de concentration molaire C = 4 x 10–2 mol.L–1 a un pH = 10,9.
1. Déterminer les concentrations des espèces chimiques (autre que l’eau) présentes dans la solution, ainsi
que le pKA du couple NH 4 / NH3.
(1,50 pt)
2. Dans un volume V = 20mL de cette solution d’ammoniac, on verse une solution d’acide chlorhydrique de
volume V’(mL) et de concentration C’ = 8 x 10–2 mol.L–1. On obtient une solution de pH = 9,2.
a)
Ecrire l’équation bilan de la réaction.
(0,50 pt)
b)
Déterminer le volume V’ de la solution d’acide chlorhydrique.
(1,00 pt)
On donne :
log 1,25  0,10
PHYSIQUE NUCLEAIRE
log 49  1,70
Ke = 10–14
(2 points)
Le carbone 146 C est un isotope radioactif du carbone 126 C .
1. Calculer en MeV l’énergie de liaison par nucléon du 146 C .
(0,75 pt)
2. Le noyau de carbone 146 C se désintègre en émettant une particule β–.
Ecrire l’équation de la réaction de désintégration et donner la nature et les propriétés du rayonnement β –.(0,75 pt)
3. La période de cet élément radioactif est T = 5570 ans.
Calculer la masse de 146 C restant au bout de 22280 ans en partant d’un échantillon de masse 1g.
On donne :
Masse d’un noyau de carbone 146 C
: 13044,02 MeV/C2
Masse d’un proton
Masse d’un neutron
: 938,28 MeV/C2
: 939,57 MeV/C2
OPTIQUE GEOMETRIQUE
0,50 pt)
(2 points)
Une lentille L1 convergente est un ménisque de distance focale f1 = 10cm.
1. Calculer sa vergence C1.
(0,50 pt)
2. On place un objet AB de hauteur 1cm perpendiculairement à l’axe optique à 30cm devant la lentille L 1.
Déterminer par calcul les caractéristiques (position, nature, sens et grandeur) de l’image A’B’ de AB. (1,00 pt)
3. On remplit la face concave de la lentille L1 d’un liquide afin d’obtenir une deuxième lentille L2 accolée à
L1. Déterminer la vergence C2 de la lentille L2 pour que l’image de AB soit située à 6 cm après le système
optique formé par {L1, L2}.
(0,50 pt)
ELECTROMAGNETISME
(4 points)
1. Un solénoïde de longueur l = 5cm comportant N = 1000 spires est parcouru par un courant continu
d’intensité égale à 2A.
Donner les caractéristiques du champ magnétique B créé au centre de cette bobine.
(1,00 pt)
On donne : µ0 = 410–7 USI.
2. En réalité, cette bobine possède une résistance R et une inductance L. On maintient entre ses bornes A
et B une tension sinusoïdale u de fréquence N = 50Hz.
u(t) = 110 2 sin (ωt)
t en seconde ; u en volt.
Lorsque la bobine est traversée par un courant d’intensité efficace I = 1,5 A, la puissance
moyenne absorbée est P = 81W.
a) Calculer les valeurs de R et L.
b) Calculer le facteur de puissance de cette bobine.
c) Ecrire l’expression du courant instantané i en fonction du temps t.
MECANIQUE
(1,00 pt)
(1,00 pt)
(1,00 pt)
(6 points)
On néglige les forces de frottement. Prendre g = 10N.kg–1
Un ressort de longueur à vide l 0 = 10cm, de raideur k = 10N.m–1 est posé sur un plan incliné faisant un
angle  = 30° avec l’horizontal. On suspend à son extrémité libre un corps M de masse m = 40g.
α
Au repos, la longueur du ressort est l, et le centre d’inertie G de M est en O.
1) Déterminer, lorsque M est au repos, la longueur l du ressort.
(1,00 pt)
2) On écarte M de sa position d’équilibre de 4cm vers le bas pris comme sens positif de déplacement, puis
on le lâche sans vitesse initiale à l’instant t = 0.
Etablir l’équation différentielle régissant le mouvement du corps M et donner son équation horaire. (1,50 pt)
3) Ecrire en fonction du temps t, l’expression de l’énergie cinétique du corps M.
(1,00 pt)
4) En prenant comme position de référence de l’énergie potentielle de pesanteur la position la plus basse
de la trajectoire du corps M, donner en fonction du temps t l’expression de l’énergie potentielle du
système {Masse M + ressort + terre}.
(1,00 pt)
5) Calculer l’énergie mécanique totale. Conclure.
(1,50 pt)