BAC BLANC N°1

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iBACCALAURÉAT BLANCi
Lycée Massignon
10/02/2014
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PHYSİQUE-CHİMİE
Série S
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DUREE DE L’EPREUVE : 3h30 – coefficient : 6
L’usage des calculatrices EST autorisé
Ce sujet comporte trois exercices présentés sur 13 pages numérotées de 1 à 13, y compris
celle-ci. L’ANNEXE 1 EST À RENDRE AVEC LA COPIE.
Le candidat doit traiter les trois exercices, qui sont indépendants les uns des autres :
I. Le saut de F. Baumgartner (9 pts)
II. Communication entre les insectes : les phéromones (15 pts)
III. Exoplanètes (6 pts)

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Document 1 :
L’autrichien Félix Baumgartner est devenu le
premier homme à franchir le mur du son en chute
libre après s’être élancée d’une capsule attachée
à un ballon géant à 39000 m d’altitude, dans le
ciel du Nouveau-Mexique. Baumgartner, 43 ans,
a officiellement atteint 1,24 fois la vitesse du son
lors de sa chute, soit 1341,9 km/h, selon Brian
Utley, qui a procédé à l’enregistrement du record.
Il s’est trouvé en chute libre pendant 4 min 20s
avant l’ouverture de son parachute. Le saut dans
son ensemble a duré un peu plus de 9 min […]
Arrivé à l’altitude programmée, après une longue
check-list, il s’est élancé dans le vide et a atteint
sa vitesse maximale assez rapidement, après
quelques dizaines de secondes. Il a atterri sain et
sauf, avant d’être rejoint par les membres de sa mission et de sa famille.
Article : Le Monde.fr avec AFP | 14.10.2012
Document 2 :
Le travail mécanique d’une force est l’énergie fournie au système
qui la subit lorsqu’il se déplace. Il s’exprime en joules ( J ).
( ) . cos
AB
W F F AB F AB
Travail d’une force de frottements :
Si un solide est soumis à une force de frottement d’intensité
constante f, constamment opposé à sa vitesse, le travail de cette
force lors d’un déplacement est toujours résistant :
( ) . . .cos
.
AB
W f f AB f AB
f AB
Remarque : Le sens de la force de frottement, toujours contraire au
mouvement, change avec celui du vecteur vitesse. Par conséquent,
le travail qu’elle fournit dépend du chemin suivi par son point d’application.
Données :
constante de gravitation : G = 6,67.10-11 m3 kg-1 s-2 vitesse du son V =
T402
masse de la Terre MT = 5,97.1024 kg T(K) = θ (0C) + 273
masse de Baumgartner avec sa combinaison m = 110 kg rayon de la Terre RT = 6371 km
1- Etude de la première partie du saut dans le cadre d'une chute libre (seul le poids
intervient)
1.1. Exprimer la valeur F de la force d'attraction gravitationnelle qui s'exerce sur Félix Baumgartner lorsqu'il s'est
élancé en fonction de son altitude z et des autres grandeurs.
1.2. En déduire l'expression de g au moment du saut. Calculer sa valeur.
EXERCİCE 1 : Le saut de F. Baumgartner (9 pts)

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On prendra dans la suite de l'exercice une valeur moyenne de g = 9,75 m.s-2
1.3.
1.3.1 Le mouvement est étudié dans le référentiel terrestre supposé galiléen sur un axe Oy dirigé vers le bas.
O correspond à la position de la capsule.
Etablir en justifiant et en utilisant une loi de Newton la valeur algébrique de son accélération.
Montrer que l’équation horaire du mouvement de Baumgartner y(t) =
2
1
g. t2
1.3.2 - Calculer l’instant t auquel le record de vitesse v = 1341,9 km/h a été atteint ?
- Après quelle distance parcourue ce record de vitesse aurait-il été atteint ?
- Quelle serait alors son altitude ?
2- Chute réelle et record de vitesse
Le graphe 1 donnent l'évolution de la vitesse en chute réelle en fonction du temps (courbe b).
Le graphe 2 donne l'évolution de son altitude z en fonction du temps, enregistrée à l'aide de 4 balises GPS placées
dans sa combinaison.
2.1. D'après le document 1, quelle est la valeur de sa vitesse record en m.s-1 ? A quel instant et à quelle altitude
a t-il atteint cette vitesse?
2.2. Quelle est d'après le document 1, la vitesse du son au moment où Baumgartner atteint sa vitesse record ?
En déduire la température de l'air à cette altitude. Cette température correspond t-elle à celle obtenue à partir du
graphe 3?
3- Chute réelle et forces
Dans ce cas, on ne peut plus négliger la force de frottement
f
3.1. Etablir l'expression de l'accélération a du parachutiste en fonction de m, g et f suivant l'axe Oy dirigé vers le
bas en utilisant une loi de Newton. (Schéma conseillé)
Montrer que l'accélération a pour expression (g - f/m)
Pour les questions suivantes certaines données nécessaires aux calculs sont à lire sur les graphes
3.2. Donner la valeur de l'accélération de Baumgartner lorsqu'il atteint son record. En déduire la valeur f de la force
de frottement.
3.3. Calculer la valeur algébrique moyenne de son accélération entre les instants t1 = 60s et t2 = 80s. En déduire la
valeur moyenne de la force de frottement f entre ces deux instants.
La valeur de la force de frottement peut être obtenue par une autre méthode
3.4. Donner l'expression littérale de l'énergie mécanique du parachutiste. Calculer la variation de l'énergie
mécanique de Baumgartner entre les dates t1 et t2
3.5. Y a t-il eu conservation de l'énergie mécanique entre ces deux dates? Pourquoi ?
3.6. Déterminer le travail de la force
f
entre ces deux dates.
En déduire la valeur f de la force de frottement.

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Le transfert d’informations par signaux chimiques entre individus, d’espèces différentes ou de même espèce
est courant chez les êtres vivants.
Une phéromone est une substance (ou un mélange de substances) qui, après avoir été sécrétée en quantité très
faible à l’extérieur par un individu (émetteur), est perçue par un individu de la même espèce (récepteur) chez lequel
elle provoque une réaction comportementale spécifique, voire une modification physiologique.
Le mot phéromone vient des mots grecs anciens pherein « transporter » et homân « exciter ».
Certaines phéromones sont des signaux d’alarmes, d’autres permettent le marquage d’une piste, enfin certaines
(attractives ou aphrodisiaques) attirent les insectes du sexe opposé en vue de la reproduction.
Voici quelques exemples de phéromones
Phéromone d’alarme de l’abeille
Molécule A : (C7H14O2)
O
O
Phéromone de piste de la fourmi
coupeuse de feuille : Atta texana
Molécule B : (C7H9NO2)
N
H
O
O
Phéromone sexuelle d’un insecte
nuisible pour les conifères
Molécule C : (C8H16O)
OH
Partie A : La phéromone d’alarme de l’abeille ; la molécule A
1- Etude de la molécule
1.1. Reproduire la molécule A puis entourer et nommer son groupe caractéristique.
1.2. Donner le nom de la phéromone d’alarme de l’abeille A en nomenclature systématique.
Les phéromones peuvent être utilisées par l’homme pour piéger les insectes nuisibles en les attirant, soit loin
des cultures que l’on veut protéger, soit vers des pièges très sélectifs. Les scientifiques se sont donc intéressés à
leur synthèse en laboratoire.
La phéromone d’alarme A, un ester, peut être synthétisée à partir de l’acide éthanoïque et du 3-méthylbutan-1-ol.
Il se forme aussi de l’eau.
La suite de cette partie aborde l’étude du mécanisme de la synthèse de A, celle de sa synthèse expérimentale puis
de son identification.
EXERCİCE 2 : LA COMMUNICATION ENTRE LES INSECTES :
LES PHEROMONES (15 pts)