Devoir n°1 - 2S1 - LSLL

Cours à domicile: 775136349
2nde S A, B, C, D.
LYCEE SEYDINA LIMAMOULAYE
CELLULE DE SCIENCES PHYSIQUES
1
ER
Année scolaire
SEMESTRE
2014/ 2015
1/2
DEVOIR SURVEILLE N°1
DUREE : 02 HEURES
Devoir Surveille N°1/Premier Semestre
Exercice 1 (6 points)
Un élève trouve dans une salle de
θ(°C)
20
chimie un liquide inconnu dans un
flacon sans étiquette. Pour identifier
18
cette substance, il décide de faire
16
changer d’état cette substance en
14
suivant l’évolution de sa température.
12
Il a tracé le graphique ci-contre
10
représentant l’évolution de la
8
température en fonction du temps :
6
1.1. Rappeler ce qu’on appelle un
4
changement d’état physique.
2
t(min)
1.2. A quelle température observe-t-on
0
deux phases en présence ? Préciser ces
2
4
6
8
10
-2 0
états physiques.
1.3. La substance inconnue est-elle un
corps pur ou un mélange ? justifier.
1.4. Quel est le nom du changement d'état physique réalisé ?
1.5. L'élève consulte alors un tableau (voir tableau ci-dessous) donnant les températures de
changement d'état de certaines substances dans les conditions ordinaires. Identifier la substance
inconnue. Justifie ta réponse.
1.6. On s’intéresse au mercure qu’on chauffe de la température de -50 °C à la température 400 °C.
1.6.1. Tracer une allure de la courbe qui représente le mercure qu’on chauffe de la température de
-50 °C jusqu’à la température 400 °C en précisant les températures remarquables.
1.6.2. Quelles sont les températures de vaporisation et de fusion du mercure ?
1.6.3. Quel est l’état physique du mercure à la température θ=0 °C ?
Substance
Température de fusion (°C) Température de liquéfaction (°C)
Mercure
- 39
357
Cyclohexane
6
80,7
Butane
- 35
0,6
Exercice 2 (8 points)
Un Voiture A se déplace sur une route rectiligne munie d’un axe xx’. Son abscisse dépend de la date t
comme suit : 𝒙𝑨 = −𝟎, 𝟎𝟑. 𝒕𝟐 + 𝟏, 𝟖. 𝒕
2.1. Recopier puis Remplir le tableau suivant :
t(s)
XA(m)
0 5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
2.2. Tracer le graphe xA=f(t). ce graphe est appelé graphique 1.
Echelles : 1 cm pour t=10 s et 1 cm pour x=5 m
2.3. Dans quel sens se déplace la voiture A entre t=0 et =30s puis Pour t ≥ 30 𝑠 ? En déduire la vitesse
du mobile A à t= 30s.
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2.4. Recopier et remplir le tableau suivant dans lequel Vi représente la vitesse instantanée :
t(s)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Vi(m.s-1)
2.5. Tracer le graphe Vi en fonction du temps. En déduire la relation numérique entre Vi et t.
Echelles : 1cm pour 5s et 1 cm pour 0,3 m.s-1.
2.6. Quelle est la nature (accéléré ou uniforme ou retardé) du mouvement de la voiture A entre t=0 et
t= 30s puis pour t ≥30 s.
2.7. Une moto B animé d’un mouvement rectiligne uniforme de vitesse v = 2 m.s-1 va à la rencontre de
la voiture A ; les deux mobiles quittent au même instant t = 0 leur position respective distantes de
d = 80 m.
2.7.1. Quel est le sens de déplacement de la moto B ? En déduire la valeur algébrique de sa vitesse.
2.7.2. Etablir l’équation horaire xB (t) du mouvement de la moto B.
2.7.3. Tracer la droite xB =g(t) sur le même graphique 1.
2.7.4. Déterminer à partir du graphe les dates pour lesquelles A et B occupent la même position.
Pour chaque date préciser s’il s’agit d’une rencontre ou d’un rattrapage.
Les deux mobiles A et B sont considérés comme ponctuels.
Exercice 3 (4 points)
On étudie le mouvement d'un satellite S dans le référentiel géocentrique. Il décrit un mouvement circulaire
uniforme autour de de l'axe des pôles terrestre, dans le plan de l'équateur, dans le même sens que la rotation
de la Terre, à l'altitude 228 km. Le satellite effectue un tour complet en 1 h 29 min.
Le rayon de la Terre vaut R=6380 km et la période de rotation de la Terre autour de l’axe des pôles est de 24
heures.
3.1. Quelle est la valeur du rayon du cercle décrit par le satellite ?
3.2. Quelle est la vitesse angulaire S du satellite dans le système international ? en déduire sa vitesse
linéaire en km/h ?
3.3. Calculer la valeur de la vitesse angulaire T de la Terre en rad/s.
3.4. Pendant que le satellite a effectué un tour complet, quel est l'angle balayé par un rayon de la Terre situé
dans le plan équatorial ?
3.5. Le satellite repasse à la verticale d'une même ville au bout d'une durée Δt .
Exprimer les angles de rotation de la Terre S et celui du satellite T en fonction de S et de Δt, puis Δt en
fonction T et S. Calculer Δt.
Satellite
h
R
Terre
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PROPOSITION D’UN CORRIGE 2nde S A,B,C,D S3.
Exercice 1
1.1 On appelle changement d’état physique le passage d’un état physique à un autre.
1.2 On observe deux phases en présence à la
T(°C)
température de 6° : liquide et vapeur.
1.3 La substance inconnue est un corps pur car
400
sa température de changement d’état est
constante.
357
1.4 Le nom du changement d’état est la
vaporisation.
0
1.5 La substance est le cyclohexane car sa
-39
température de vaporisation est de 6°.
1.6.1 Allure de la courbe :
-50
1.6.2 T( vap)=357°C ; T( liqu)=39°C
1.6.3 T=0°C état liquide.
3/2
t(min)
Exercice 2
2.1 remplissons le tableau :
t(s)
0
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
55 60
XA(m) 0 8,25 15 20,25 24 26,25 27 26,25 24 20,25 15 8,25
65
70
75
80
85
graphique 1
75
55
35
15
t(s)
0
10
20
30
40
50
60
70
95
100
0 -9,75 -21 -33,75 -48 -63,75 -81 -99,75 -120
2.2 Tracer le graphe xA=f(t) :
-5
90
80
-25
-45
-65
-85
-105
-125
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90
100
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2.3 Entre t=0 et t= 30s elle se déplace dans le sens positif
Pour 𝑡 ≥ 30 𝑠 dans le sens négatif
.
La vitesse est nulle à t= 30 s.
2.4 Remplissons le tableau de v = g(t).
t
Vi (m/s)
;
4/2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
1,5
1,2
0,9
0,6
0,3
0
-0,3
-0,6
-0,9
-1,2
-1,5
2.5 Graphe v = g(t) :
2. 6 𝑡𝜖[0; 30𝑠] mouvement retardé
𝑡 ≥ 30 𝑠 mouvement accéléré.
2.7.1 B se déplace dans le sens négatif.
La vitesse algébrique est négative 𝑉̅ (𝐵) = −2 𝑚/𝑠
2.7.2 Equation horaire de B : 𝑿𝑩 = −𝟐. 𝒕 + 𝟖𝟎
2.7.3 Tracer la droite xB =g(t) : voir graphe 1.
2.7.4 Les dates A et B occupent la même position : t1≅ 27 s
et t2= ≅ 100 𝑠
Pour t1≅ 27 rencontre
; Pour t1≅ 100 𝑠 rattrapage
.
Exercice 3
3.1 Valeur du rayon du cercle : r= R+h= 6608 km.
3.2 La vitesse angulaire : 𝜔 =
∆𝜃
∆𝑡
=
2𝜋
5340
= 1,176 10-3 rad/s
La vitesse linéaire V= r. ω = 6608.103. 1,176 10-3= 7 771 m/s= 2,8 104 km/h.
∆𝜃
3.3 la vitesse angulaire T de la terre : T= ∆𝑡 =
2𝜋
24.3600
= 𝟕, 𝟐𝟔. 𝟏𝟎−𝟓 𝐫𝐚𝐝/𝐬 .
3.4 L’angle balayé par un rayon de la Terre : ∆𝜃 = 𝜔 𝑇 . ∆𝑡 = 7,26. 10−5 . 5340 = 𝟎, 𝟑𝟖𝟖 𝐫𝐚𝐝
3.5 Le satellite repasse à la verticale d'une même ville au bout d'une durée Δt. Ce dernier a effectué un
tour de plus que la terre pendant la durée Δt.
Angle décrit par le satellite αS= S Δt.
Angle décrit par la terre pendant la même durée= angle décrit par le satellite - 2π
αT= ωT .Δt = αS - 2π =ωS Δt - 2π
αT= ωS Δt - 2π
T Δt= S Δt - 2  donc ( S - T  Δt = 2  Δt =
𝟐𝝅
A.N : Δt = 𝟏,𝟏𝟕𝟔.𝟏𝟎−𝟑 −𝟕,𝟐𝟔.𝟏𝟎−𝟓 = 𝟓𝟕𝟏𝟎 𝒔 = 𝟏𝒉𝟑𝟓𝒎𝒊𝒏
𝟐𝝅
𝝎𝑺 −𝝎𝑻

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