corrigé - Académie de Nancy-Metz

Collège CHARLET - REMIREMONT
Epreuve commune 2009
SCIENCES PHYSIQUES
Classe de
4ème
Durée : 1 heure
Objectif Lune
En observant de loin sa fusée, le professeur Tournesol n’est pas
d’accord avec le capitaine Haddock. Ecoutons les.
Allons haddock, que me racontez vous, elle est floue ma fusée ?
ecoutez tintin, je ne comprend pas, je la vois floue
attendez haddock approchons nous nous verrons mieux
Alors capitaine
maintenant que nous
sommes dessous
toujours aussi floue
ma fusée ! ! !
ça alors tintin voila qu’elle est nette maintenant ! ! !
oh capitaine je crois que votre vue a des soucis ! ! ! !
1. Au vu des commentaires des divers personnages comparer
la vision de près et de loin du Capitaine.
La vision du Capitaine est nette de près et floue de loin.
2. Voici la coupe de l’un des yeux défaillants du Capitaine Haddock.
a. Compléter la légende de cet œil.
b. Indiquer le rôle dans le fonctionnement de
l’œil des éléments :
rétine
cristallin
: Le cristallin fait converger les
rayons lumineux
: La rétine zone de formation des
images
………………………………………………..
c. A partir de la schématisation ci - dessus expliquer pourquoi la vision
de cet objet éloigné n’est pas nette.
La vision de cet objet éloigné est floue car les rayons lumineux
convergent avant la rétine .
d. Nommer le défaut concerné : Cet œil est myope
e. Ajouter en bleu sur le schéma précédent le symbole de la lentille
correctrice adaptée et tracer en rouge les rayons correspondant à
une vue nette.
f. Parmi les lentilles suivantes
préciser celle (s) pouvant corriger le
défaut de vision du Capitaine Haddock.
Comment les appelle-t-on et à quoi les
reconnait-on en les regardant ?
1
2
3
4
Les lentilles adaptées au défaut du Capitaine sont les lentilles divergentes 2
et 4 reconnaissables à leur centre mince et / ou leurs bords épais.
g. On a schématisé un œil du Capitaine dans trois situations 1 ,2 et 3
©
®
B
A
1
2
3
1.
Quel élément de l’œil est schématisé par :
® : Le cristallin
© : La rétine
2. Comment s’appelle la distance AB ? la distance focale
3.
Laquelle des 3 situations ci - dessus correspond à la vision du Capitaine
observant sans ses lunettes mais avec une loupe ses instructions de
pilotage ? Justifier.Il s’agit de la situation 3 car une loupe est une lentille
convergente de symbole
Oh la la quelle erreur d’avoir oublié mes lunettes ! ! !
rassurez vous capitaine au moins vous n’aurez pas de soucis pour voir les
couleurs de la belle fusée rouge et blanche du professeur.
3. a. Quelle(s) lumière(s) l’œil du Capitaine reçoit - il lors de l’observation de la zone
rouge puis de la zone blanche de la fusée. Justifier.
L’œil du Capitaine reçoit de la lumière rouge quand il observe la zone rouge et
toutes les lumières colorées quand il observe la zone blanche car un objet diffuse
de la lumière colorée à condition de recevoir cette lumière colorée donc la zone
rouge ne diffuse que du rouge alors que la zone blanche diffuse toutes les lumières
colorées.
b. Indiquer la (ou les) couleur(s) de la fusée éclairée par des projecteurs bleus sur
le pas de tir. Justifier.
La fusée apparaitra bleue pour la zone blanche et noire pour la zone rouge car la
zone blanche va diffuser de la lumière bleue alors que la zone rouge absorbera la
lumière bleue.
Mais au fait professeur votre fusée est - elle plus rapide que la lumière ?
4. Aidez Tintin à résoudre son problème en :
a. Indiquant la formule permettant le calcul d’une vitesse : v = d / t
b. Calculant la vitesse moyenne en km / h puis en km / s de la fusée sachant
qu’elle mettra 60 h pour parcourir les 379 980 km séparant la Terre de la
Lune : v = 379 980 / 60 = 6333 km / h soit 6333 / 3600 = 1,75 km / s
c. Comparant la valeur obtenue au b. avec celle de la lumière dans le vide
dont vous indiquerez la valeur.
V fusée= 1,75 km / s est très inférieure à 300 000 km / s qui correspond à la vitesse
de la lumière dans le vide.
Conclure à la question posée par Tintin:La fusée est donc nettement moins rapide
que la lumière.
oh zut voilà qu’il se met à pleuvoir, tintin regardez « un arc en ciel »
5. a . Quel est le rôle des gouttes d’eau?Les gouttes d’eau vont décomposer la
lumière blanche
b . Quel autre élément que les gouttes d’eau aurait permis l’obtention du même
phénomène lumineux ? Prisme ou réseau
c . Cet ensemble de bandes colorées continues que constitue l’arc en ciel porte un
nom .Lequel ?Spectre
a.
peut on déduire concernant la lumière
d . Au vu de ce phénomène que peut-on déduire concernant la lumière blanche ?
La lumière blanche est constituée de l’association de plusieurs lumières colorées.
dites moi professeur comment fonctionne votre fusée ?
et bien voilà mon cher tintin c’est tout simple
Pour faire décoller et déplacer la fusée, on a mis
dans deux réservoirs du dihydrogène et du dioxygène
liquides. (ce qui permet d’en stocker une quantité
importante). En faisant réagir le dioxygène et le
dihydrogène dans le moteur de la fusée, on fabrique
une grande quantité de vapeur d’eau expulsée à une
très grande vitesse.
6. Stockage du dioxygène
a. Pour stocker ce dioxygène on le comprime afin de le faire passer à l’état liquide.
On veut représenter les différentes étapes permettant de comprimer le dioxygène.
Quelle est la bonne représentation ou de l’Étape 1 ? Expliquer.
Étape 1
Avant
compression
La représentation est la bonne car le dioxygène est un corps pur constitué d’une
seule sorte de molécule alors que la figure indique la présence de deux sortes de
molécules.
Représenter les molécules au cours de l’ Étape 2 après compression
ci - dessous.
Comment évolue la pression du dioxygène dans le récipient de l’étape 1 à
l’étape 2. Pourquoi ?
La pression augmente car le même nombre de molécule est inséré dans un
volume plus faible donc les chocs entre elles ou avec les parois est plus
important.
Quelle propriété d’un gaz est mise ainsi en évidence ?compressibilité
Citer une autre propriété d’un gaz? Expliquer votre réponse.
Un gaz peut aussi être élastique (se déforme puis reprend sa forme initiale
après déformation) ou expansible (on peut augmenter son volume à nombre
de molécules constant).
Quel appareil permet la mesure de la pression du dioxygène stocké dans
l’un des réservoirs ? Dans quelle unité celle - ci s’exprime t - elle ?
La pression du dioxygène se mesure avec un manomètre et peut s’exprimer en
bar ou Pascal.
b. Le dioxygène utilisé pour remplir ces réservoirs est puisé dans l’air.
• Rappeler la proportion de dioxygène contenue dans l’air.
21% soit proche de 20% soit 1/5
• Citer le nom du chimiste français ayant découvert sa proportion dans l’air.
Antoine Laurent de Lavoisier
• L’air contient également un autre gaz en quantité importante. Lequel ?
Diazote
8. La réaction
Pour mieux comprendre la réaction qui se produit dans le moteur de la fusée, on
réalise celle-ci au laboratoire. Pour cela, on remplit à partir de bouteilles de gaz
comprimé un tube à essais avec 1/3 de dioxygène et 2/3 de dihydrogène.
a- Schématiser le montage nécessaire pour remplir un tube à essais d’1/3 de
dioxygène à partir d’une bouteille de gaz comprimé. Préciser la légende.
Bouteille de
dioxygène
comprimé
Tube à essai
Eau
Tube à dégagement
Récipient rempli d’eau
b- Décrire le test que tu réaliserais pour vérifier que le tube contient bien du dioxygène.
Il suffit d’introduire dans le tube à essai une allumette présentant un point
incandescent. Si celle ci se rallume alors le test est positif.
On présente le mélange des 2 gaz à une flamme. La combustion du dihydrogène
s’accompagne d’une explosion et les parois du tube se recouvrent de fines
gouttelettes. Au contact de ces gouttelettes, le sulfate de cuivre anhydre devient
bleu.
i. Quel produit est identifié ?Eau
ii. Quel rôle joue le dihydrogène lors de la
combustion ?Combustible.
iii. Nommer le comburant lors de cette combustion :Dioxygène
iv. Pourquoi est-il nécessaire de présenter le tube à essai à la
flamme ?Une combustion pour s’effectuer nécessite une énergie
apportée ici par la flamme.
mais dites professeur si je comprend bien cela va exploser ! ! !
allons capitaine un peu de courage ! ! !