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Nom :
Contrôle n°6  Physique et chimie
Première S2
18/02/2011
2 heures
Exercice n°1 :  (7 points).
 est un gaz moléculaire 
acido-basique qui permet de neutraliser la mauvaise odeur dégagée par ce gaz.
1. 
2. Comment qualifie-t-on les ions hydrogénosulfure (de formule   ? Pourquoi ?
3. Donner les noms et formules des réactifs intervenant dans la neutralisation de la mauvai
Préciser leur nature acide ou basique et donner la définition de ces termes.
4. En déduire les couples mis en jeu, les demi-
Données : quelques couples acide / base : 
 ;  /  ;   ;  .
Exercice n°2 : 3 points).
La teneur massique maximale légale en soufre dans le fioul et de 0,3%. 
0 égal à 500,0 mL 
soufre formé est dissous dans la solution.
-3 mol.L-1. On admet q
alors : 
. On obtient un volume équivalent  égal à 12,5 mL.
1. Préciser les demi-équations électroniques associées à chaque couple mis en jeu dans la réaction du titrage. Nommer
chaque demi-équation et préciser la nature oxydante ou réductrice de chaque réactif.
2. 
3. Comment repère-t- ? Justifier votre réponse.
4. Dresser le tableau 
5. En déduire la relation littérale .
6. Quelle est la quantité de matière n0 0 ?
7. En déduire le pourcentage massique en soufre du fioul. Est-il conforme à la législation ?
Données :
 Couples mis en jeu : 
  et :   .
 Les ions sulfate et manganèse sont incolores et ette en solution aqueuse.
 Masse molaire atomique du soufre : 32,1 g.mol-1.
Exercice n°3 : tester sa force (14 points).
Un chariot de masse m égale à 4,00 kg, est posé sur un rail horizontal en O. Il est possible de tester sa force en exerçant sur le
chariot une force constante  , supposée de valeur constante F, sur la totalité du trajet OA. On suppose que la direction de la
force constante  reste parallèle au rail. Le chariot aborde ensuite une partie circulaire AB et, après avoir parcouru un quart de
cercle, vient frapper une butée. Un capteur évalue alors la « force » du joueur. On assimilera, dans cette partie, le chariot à son
G. Le chariot est lancé avec un vitesse initiale nulle.
Données :
      ;
    ;
 rayon de la partie circulaire :   .
1. 
2. On néglige dans un premier temps tout frottement.
2.1. Nommer et représenter sur un schéma les forces agissant sur G dans chaque partie du trajet vers la butée.
2.2.  en fonction de F et L.
2.3.  en fonction de m, g et R.
2.4. En déduire en fonction de m, g, L et R la valeur minimale F1 de F pour que G atteigne la
butée. Calculer la valeur numérique de F1.
3. Dans cette deuxième étude, on ne néglige plus les forces de frottement. La direction de la réaction de la piste 
donc plus perpendiculaire à la piste. Sa composante parallèle au rail  
  modélise les forces de frottement par
une force unique, de valeur f supposée constante sur la totalité du trajet de G et constamment opposée au vecteur
vitesse de G. Sa composante normale 
 est dans une direction perpendiculaire au rail. On a donc la relation
vectorielle : 
 .
3.1. Représenter sur un schéma les forces agissant à présent sur G dans chaque partie de son trajet vers la butée.
3.2. Exprimer le travail de la force 
 sur le trajet OA en fonction de f et de L.
3.3. 
 de la force   sur un trajet de longueur x de la piste circulaire, si
x est assez petit pour confondre la trajectoire de G avec un segment de droite ?

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3.4. littérale du travail mécanique de la force 
 sur la
partie circulaire du trajet de G est 
. 
donné par la relation :   .
3.5. Sachant que la valeur f est égale à 5,00 N, calculer la valeur numérique minimale F2 de F pour que G atteigne la
butée.
Exercice n°4 : étude  (16 points et 2 points de bonus)
Un pendule est constitué 
de longueur 
, puis on le libère sans vitesse initiale.
ci-dessous). 
1. Quelle est la trajectoire de la sphère lorsqu'elle est abandonnée à elle-même ?
2.  ? Schématiser ces forces
sur le schéma ci-dessous.
3. Pourquoi peut-          ?
Justifier votre réponse.
4.  EPP de la
bille en fonction de m, g,      . On prendra comme origine de
éro.
5. Exprimer M de la bille en fonction de m, g,  et v, la vitesse de la bille, puis en fonction de m, g,
 et .
6. e 
de m, g,  et . Calculer cette vitesse ve.
En utilisant les graphiques ci-dessous répondre aux questions suivantes.
7. Sur le graphique n°1, repasser en bleu la
bille, en rouge celle de son énergie
cinétique et en vert celle de son énergie
mécanique. Justifier vos choix.
8. 
9. rouver la
valeur de la vitesse de la bille ve
10. (Question bonus) En utilisant les deux
  ne oscillation
correspond au trajet effectué par la bille
entre deux passages consécutifs, dans le
même sens, 
(-à-dire la durée que met la bille
pour faire un aller et un retour).
11. (Question bonus) Comment
de la bille si les frottement ne
devenaient plus négligeables ?
Données :
    ;
    ;
    ;
  ;
 On rappelle que :
 ;
 ;
.
Graphique n°1
Graphique n°2
O
G
z
ze = 0

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Correction
Exercice n°1 : [7]
1.  : 
 . [1]
2. L sont des ampholytes (ou sont amphotères), car ces sont des espèces acides
dans un couple et basiques dans un autre couple. [1,5]
3. Les réactifs sont  () qui est une espèce acide-à-dire capable de céder un proton
H+, et () une base-à-dire capable de capter un proton H+.[2]
4. Les couples mis en jeu et les demi-équations formelles associées sont : [2,5]
 :   
 :  
 : 
Exercice n°2 : [13]
1. La demi-équation associée au Couple : 
 est : 
  réaction
de réduction, puisque .
La demi-équation associée au Couple : 
  est :   
 réaction
, puisque le réactif est la molécule de dioxyde de soufre qui est un réducteur. [3]
2. correspond au changement de réactif limitant. Pour ce titrage le réactif limitant avant
 (situé dans la burette graduée) et , la molécule de dioxyde de
soufre  [2]
3.  pour un changement de coloration du mélange réactionnel. En effet 
mélange réactionnel est incolore            après
 de couleur violette. 
permanganate, persiste. [2]
4. Tableau descriptif du système lors de la réaction de titrage : [2]
Équation de la réaction :
Quantité de matière au cours de la
transformation à un instant t
E
x
5.         : 
, et :   ; soit : 
    :
 ; et : 0. On a donc :
 . [1,5]
6. La quantité de matière n0 0 est de 7,81 mmol
relation :   
, où c est la concentration de la solution en mol.L-1, n0 représente la quantité de matière (en mol) de
dioxyde de soufre dissoute dans le volume V0 (en L) de la solution, on a : , soit : 
 .
Application numérique : 
  . [1,5]
7. La quantité de matière de dioxyde de soufre déterminée précédemment est celle provenant de la combustion de 100,0 g
de fioul, ce qui représente une masse m0 de 0,251 g. En effet :  , où M(S) et la masse molaire du soufre en
g.mol-1.
Application numérique : 
 .
Le pourcentage massique en soufre du fioul est donné par la relation : 
, soit environ 0,25%. Le fioul est donc
conforme à la législation. [1]

Page n°4  Contrôle n°5  Première S2
Exercice n°3 : [14]
1.  : 
du déplacement :   
. [1,5]
2. On néglige dans un premier temps tout frottement.
2.1.  :
 le poids :  ;
 la réaction du support : ;
 la force exercée par le joueur (uniquement sur la partie OA) : .
On appelle B la butée. [2,5]
2.2. Sur la partie OA du trajet :   =   entre O et A les
directions du poids et de la réaction du rail restent constamment perpendiculaire au déplacement ; donc :
  . [1]
2.3. Sur la partie AB du trajet :   =   entre A et B la direction
de la réaction du rail reste constamment perpendiculaire au déplacement ; donc :
 . [1]
2.4. sachant que la valeur de F1 est
obtenue lorsque la vitesse est nulle en B, sachant que le chariot part aussi avec une vitesse nulle :
   ; soit :    ;
donc : 
 .
Application numérique : 
 .
La valeur minimale F1 de F pour que G atteigne la butée est de 123 N. [2]
3. Étude avec frottements.
3.1.  :
 le poids :  ;
 la réaction du support : ;
 la force de frottement : 
 ;
 la force exercée par le joueur (uniquement sur la partie OA) : .
On appelle B la butée. [1,5]
3.2. Le travail de la force 
 sur le trajet  : 
. [1]
3.3. Le travail mécanique de la force 
 sur un trajet de longueur x x est
assez petit pour confondre la trajectoire de G  : [1]
3.4.  : 
 ; donc :
 (en effet 
 correspond au quart du périmètre égal à ). [1]
3.5. 
de F2 est obtenue lorsque la vitesse est nulle en B :
 ; soit :
 ; donc :
 . Application numérique :   .
La valeur minimale F2 de F pour que G atteigne la butée est de 142 N. [1,5]
Sur la partie OA
Sur la partie AB
Sur la partie OA
Sur la partie AB

Page n°5  Contrôle n°5  Première S2
Exercice n°4 : [16+2]
1. La trajectoire de la bille est un arc de cercle de rayon  et de
centre O. [1]
2. On étudie le mouvement de la bille dans le référentiel terrestre.
Lbille sont :
 le poids de la bille :  ;
 et la tension du fil :  . [2]
3. seul le poids travaille.
En effet on néglige tous les frottements et la tension du fil ne
travaille pas car sa direction est perpendiculaire au déplacement
à chaque instant. [2]
4. 
bille est donnée par la relation :    ; or :
   (voir la figure ci-contre pour les détails du
calculs) ; donc :   . [1,5]
5. mécanique de la bille est donnée par la relation :    ; or : 
 et :
  ; donc : 
 on à
pour la position initiale où la vitesse est nulle :  . [1,5]
6.  : 
 ;
or :    ; donc : 
  ; soit : .
Application numérique :    
-1. [1,5]
7. 
somme des énergies potentielle de pesanteur et cinétique de la bille. [3]
8. Il y a transfert  lors de la descente de la bille, puis transfert
remontée de la bille et ainsi de suite. Comme tous les
frottements sont négligés 
droite horizontale. [2]
9. Lorsque la bile  sa vitesse est maximale, donc son énergie cinétique aussi : elle vaut
0,105 J. On a donc : 
 ; soit : 
  . La valeur de la vitesse de la bille
est de 1,45 m.s1 ; ce qui correspond bien à la valeur trouvée dans la question 6. [1,5]
10. La . [1]
11. Ldiminuerait si les frottement ne devenaient plus négligeables. [1]
O
G
z
ze = 0
H
B