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Tronc commun
Durée 3 h 30
Les exercices seront rédigés sur des copies différentes.
Nom et Prénom :  Classe 
Exercice 1 : La nouvelle façon de se poser sur Mars (6 points)
« Arrivé sur Mars le 6 août 2012, Curiosity, robot mobile (rover) de la NASA na pour le moment pas
révolutionné notre connaissance de cette planète. Pourtant, lagence spatiale américaine considère déjà la
mission comme un immense succès. Pourquoi ? Parce quelle a réussi à faire atterrir sans encombre le plus gros
rover de lhistoire de lexploration martienne : longueur = 3 m ; largeur = 2,7 m ; hauteur = 2,2 m ; masse =
900 kg. Et quelle a ainsi démontré lefficacité dune nouvelle technique datterrissage automatique
 grue volante » pour déposer tout en douceur
Faire atterrir une sonde sur Mars est un exercice périlleux, comme lont prouvé
les échecs de plusieurs missions. La dernière en date fût Beagle 2, qui sest
écrasée au sol en 2003.
La principale difficulté vient du fait que latmosphère martienne est très ténue :
moins de 1 % de la pression de latmosphère terrestre. Résultat, lutilisation dun
bouclier thermique, qui tire parti de la friction sur les couches atmosphériques,
puis dun parachute de très grande taille, comme on le fait pour le retour
dengins sur Terre, ne suffit pas pour freiner lengin. Il faut faire appel à un
autre dispositif pour le ralentir encore un peu plus et le poser sans danger. [...]
Dans la tête des ingénieurs de la NASA a émergé alors une [nouvelle] idée. Elle
était inspirée par les hélicoptères de larmée américaine baptisés « grue
volante », capables de transporter et de déposer au sol des charges de plusieurs
tonnes à lextrémité d        
cest un étage de descente propulsé par huit rétrofusées qui joue le rôle de
lhélicoptère ». Daprès
La recherche n°471- Janvier 2013
Les 3 parties de cet exercice sont indépendantes.
Données : Célérité de la lumière dans le vide : c = 3,0×108 m.s-1
Champ de pesanteur au voisinage de la surface de Mars : g = 3,7 m.s-2
Document 1 : Les principales étapes de latterrissage de Curiosity sur Mars.

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Après sa descente sous un parachute, la capsule allume son radar pour contrôler sa vitesse et son altitude (1). À
2 kilomètres daltitude et à une vitesse de 100 mètres par seconde, létage de descente, auquel est rattaché le
rover, se sépare de la capsule (2) et allume ses 8 moteurs fusées (3) pour ralentir jusquà faire du « quasi-
surplace » (4). À 20 mètres du sol, létage de descente a une vitesse de 75 centimètres par seconde seulement,
il commence alors à descendre le robot au bout de trois filins de 7,50 mètres (5). Lengin dépose Curiosity en
douceur (6). Les filins sont coupés, ainsi que le « cordon ombilical » qui permettait à lordinateur de bord du
étage de descente augmente alors la poussée de ses moteurs pour aller
sécraser à 150 mètres du lieu datterrissage (8).
Daprès La recherche n°471- Janvier 2013
1. La descente autopropulsée
On admet que la masse m de létage de descente
(rover compris) reste à peu près constante lors
de la descente et vaut environ 2,0 × 103 kg, et
que le champ de pesanteur martien
g
est
uniforme durant cette phase.
Figure 1
1.1. Établir lexpression du travail du poids
()WP
de létage de descente, lors de son déplacement du
point A au point B définis sur la figure 1, en fonction de m, g, AB et de langle
,P AB
noté .
1.2. En sappuyant sur un schéma, établir lexpression du travail du poids
()WP
en fonction notamment
des altitudes zA et zB, respectivement du point A et du point B.
1.3. Déterminer la valeur du travail du poids entre A et B et commenter son signe.
1.4. Évolution de lénergie mécanique de létage de descente.
a/ Déterminer la valeur de lénergie mécanique Em de létage de descente au point A et au point B.
b/ Lénergie mécanique de létage de descente évolue-t-elle au cours du mouvement entre les
points A et B ? Interpréter qualitativement ce résultat.
2. Caractéristiques du radar
Le radar qui permet à la capsule de contrôler sa vitesse et son altitude ressemble aux radars Doppler.
Afin dassurer une mesure correcte, ces radars ont une fréquence de lordre de 30 GHz.
Soit fe la fréquence émise et fr la fréquence reçue.
a/ Quel est le phénomène à lorigine de ce décalage des fréquences entre londe émise et londe reçue ?
b/ fe est-elle supérieure ou inférieure à fr ?
c/ En déduire la relation correcte entre les deux suivantes :
)
cv2
1(frfe 
ou
)
cv2
1(frfe 
d/ Calculer la variation f = fr-fe que devrait obtenir la capsule pour une vitesse de 100 m/s puis de
75m/s.
3. Les secondes les plus longues de la mission.
À partir des données du document 1 et en faisant différentes hypothèses, estimer la durée de la phase
de descente du robot entre le moment où la grue commence à le descendre et son atterrissage sur le sol
martien.
Toute initiative prise pour résoudre cette question, ainsi que la qualité de la rédaction explicitant la
démarche suivie seront valorisées.
0,25
0,5
0,75
0,5
0,5
0,25
0,25
0,5
0,5
2
____

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Nom et Prénom :  Classe 
Exercice 2 : La chimie au service de la conservation du foin (9 points)
La production de foin sec peut être rendue difficile quand les
pluies sont fréquentes et que le foin est conditionné encore
humide.
Lacide propionique peut servir dagent de conservation en
protégeant le foin de la moisissure quand il est mis en balles à des
teneurs en eau trop élevées. Cest un fongicide inhibant la
croissance des micro-organismes aérobies qui peuvent provoquer
léchauffement et la moisissure. On pulvérise sur le foin une
solution contenant de lacide propionique à son entrée dans la
presse à foin, avant la mise en forme des balles. Conseil
dutilisation : pulvériser la quantité dacide adaptée à la teneur en
eau pour que le traitement soit efficace. Attention, la
concentration en acide propionique diffère selon le
conditionnement.
Daprès : http://www.omafra.gov.on.ca
Dans cet exercice on sintéresse :
- dans la partie 1 à lidentification de lacide propionique ;
- dans la partie 2 à lutilisation de ce produit pour la conservation du foin.
Données :
 Masse molaire moléculaire de lacide propionique : M = 74,0 g.mol-1 ;
 Masses molaires atomiques : M(H) = 1,0 g.mol-1 ; M(C) = 12,0 g.mol-1 ; M(O) = 16,0 g.mol-1;
 Masse volumique du propanal : (propanal) = 0,8 g/mL
 Couple oxydoréducteur : C3H6O2(l)/C3H6O(l) et O2(g)/H2O(l)
 Doses moyennes conseillées dapplication de lacide propionique :
Taux dhumidité du foin
Masse dacide par tonne de foin (en kg.tonne-1)
Entre 20% et 25%
5
Entre 25% et 30%
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 1 ha = 10000 m².
1. Identification de l’acide propionique
Pour identifier lacide propionique, on exploite les spectres IR et de RMN représentés ci-dessous.
Spectre IR de lacide propionique Transmittance (en %)
Nombre donde (cm-1) Source : www.sciences-edu.net
Balles de foin en attente de stockage

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Table de données pour la spectroscopie IR
Famille
liaison
-1)
cétone, aldéhyde, acide carboxylique, ester
C=O
1700 - 1750
fine
aldéhyde,
O-H
2700 - 2900
fine
acide carboxylique
O-H
2500 - 3200
large
alcool
O-H
3200 - 3450
large
Spectre simulé de RMN du proton de lacide propionique (daprès une simulation)
1.1. Pour déterminer la structure de lacide propionique, choisir la (ou les) bonne(s) réponse(s) parmi les
affirmations ci-dessous. Justifier à l’aide de vos connaissances et des données
a/ Lacide propionique appartient à la famille des :
 cétones.
 aldéhydes.
 acides carboxyliques.
 esters.
 alcools.
b/ Lacide propionique contient :
 2 atomes ou groupes datomes dhydrogène équivalents.
 3 atomes ou groupes datomes dhydrogène équivalents.
 4 atomes ou groupes datomes dhydrogène équivalents.
c/ Dans la molécule dacide propionique, un atome ou groupe datomes dhydrogène équivalents :
 na pas dhydrogène voisin.
 a un hydrogène voisin.
 a deux hydrogènes voisins.
 a trois hydrogènes voisins.
d/ Une molécule dacide propionique contient :
 5 atomes dhydrogène.
 6 atomes dhydrogène.
 7 atomes dhydrogène.
Intensité du signal (%)
Déplacement chimique (ppm)
Source : www.sciences-edu.net
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1.2. Identifier, en justifiant la réponse, la molécule dacide propionique parmi les molécules suivantes :
Molécule A
Molécule B
Molécule C
Molécule D
Molécule E
Molécule F
1.3. Donner le nom de lacide propionique dans la nomenclature officielle.
1.4. La valeur de la masse molaire moléculaire de lacide propionique est-elle compatible avec votre choix à
la question 1.2. ?
2. Synthèse de l’acide propionique
La production industrielle dacide propionique se fait par oxydation de propanal (C3H6O).
2.1. Ecrire léquation de la réaction doxydation du propanal.
2.2. On reproduit cette oxydation en laboratoire.
On synthétise lacide propionique à partir de 200 mL de propanal (produit organique pur). Afin de
représenter la courbe qui traduit lévolution de lavancement x de la réaction au cours du temps, on prélève
à linstant t, un volume V = 10,0 mL du mélange réactionnel que lon verse dans un bécher contenant 40 mL
deau glacée. On titre alors lacide propionique formée.
On renouvelle lopération à différents instants et on trace la courbe x = f(t) représentant lavancement de
la réaction pour 200 mL de propanal.
a/ Quel est lintérêt de plonger le mélange réactionnel dans un bécher contenant 40 mL deau glacée ?
b/ Déterminer lavancement maximal.
c/ Définir puis déterminer le temps de demi-réaction.
2.3. Cette synthèse peut être catalysée par ajout de cobalt.
a/ Quel est le rôle dun catalyseur ?
b/ Sur la courbe x = f(t), donner lallure de la courbe obtenue avec le catalyseur. Justifier.
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