Sadiki Devoir de contrôle n° : 2 Dimanche 19 -02-2017

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Collège Sadiki
Devoir de contrôle n° : 2
Sciences physiques
4ème Maths
Dimanche 19 -02-2017
Profs : Abid- Hrizi- Mediouni-Feki
et Cherchari
N.B : Toutes les solutions sont préparées à 25 ° C, température à laquelle le produit ionique de l’eau est
Ke=10-14.
Pour préparer trois solutions (S1) , (S2) et (S3), on dissout respectivement trois monoacides A1H, A2H et
A3H dans l’eau distillée. Les valeurs de leurs taux d’avancement finaux de dissociation dans l’eau sont
consignées dans le tableau suivant :
Solution
(S1)
(S2)
(S3)
Concentration molaire
C1=10C2
C2
C3=C2
Taux d’avancement final
1f=0,04
2f=0,04
3f=1
1- On néglige les ions H3O+ provenant de l’ionisation propre de l’eau.
a- Établir l’expression du taux d’avancement final de la réaction de dissociation d’un acide AH
dans l’eau.
b- Préciser que l’un des acides est fort et que les deux autres sont faibles.
c- Calculer la valeur de chaque concentration sachant que pH de la solution S3 est pH3=2.
2- Peut-on classer ces acides par ordre de force d’acidité croissante ?
3- a- Montrer que, pour un acide faible, f(10pKa – pH +1)=1.
b- Vérifier que si l’acide est faiblement ionisé : 10pH-pKa= f. Déduire dans ces conditions que
1
2
pH (pKa logC)
c- Calculer les pKa des acides faibles puis les classer par ordre de force d’acidité croissante.
4- On prélève un volume V0=5 mL de la solution S2 auquel on ajoute 95 mL d’eau distillée afin
d’obtenir une solution (S’2) de concentration molaire C’2.
a- Décrire le mode opératoire pour préparer la solution (S’2) à partir de (S2). Préciser la verrerie
utilisée parmi la liste suivante :
Fiole jaugée de volume : 100 mL ; 250 mL ou 500 mL.
Pipette graduée de volume : 5 mL ; 10 mL ou 20 mL.
Pissette d’eau distillée.
b- Calculer :
 la valeur de pH de la solution (S’2).
 La nouvelle valeur du taux d’avancement final ’2f de dissociation l’acide A2H dans (S’2).
c- Comparer ’2f à 2f et déduire l’effet de la dilution sur l’ionisation d’un acide faible.
Exercice 2 ( 8 pts) :
Une portion d’un circuit AB contient, disposés en série, un résistor de résistance R=80  , un
condensateur de capacité C et une bobine d’inductance L et de résistance r=10 . Entre A et B, on
applique une tension alternative sinusoïdale u(t) = Umsin(2Nt ) d’amplitude Um constante et de
fréquence N réglable. L’intensité du courant dans le circuit est i(t)=Imsin(2Nt +). Pour une fréquence N
=N1, on visualise, à l’aide d’un oscilloscope bicourbe, les tensions uR(t) aux bornes du conducteur
ohmique et u(t) aux bornes du circuit AB, respectivement sur ses voies Y1 et Y2. On obtient les
oscillogrammes de la figure 1.
1- Pour une fréquence N=N1=222,22 Hz de la tension excitatrice on obtient les oscillogrammes de la
figure-1-
a- Attribuer à chaque courbe la tension correspondante.
Physique ( 13 points )
Chimie ( 7 points )

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b- A partir des oscillogrammes,
déterminer :
 Les valeurs des amplitudes Um et
URm (amplitude de uR(t)).
 le déphasage  = u - i , ou i
représente la phase initiale de i(t).
c- En déduire si le circuit est
capacitif ou inductif ?
d- Montrer que :
2
2
0
3 R r C 1  ()
.
2- Pour une fréquence N = N2 = 301 Hz. On constate que l’impédance du circuit est minimale.
a- Montrer que le circuit est le siège d’une résonance d’intensité.
b- Déterminer la valeur de C et celle de L.
c- Écrire l’expression de la tension aux bornes du condensateur.
d- Montrer que l’énergie totale du circuit est constante et calculer sa valeur.
3- Dans cette partie la fréquence de la
tension excitatrice est N=N3 , on réalise le
montage du circuit électrique schématisé
sur la figure-2- :
La tension indiquée par le voltmètre Vi est
notée Ui avec U1 =U2=U3 .
a- Faire la construction de Fresnel en
utilisant les tensions maximales. Échelle :
1 V  2 cm.
b- Montrer que :
033
3
22avec N
c- Trouver alors la valeur de la fréquence N3
ainsi que celle du déphasage de u(t) par
rapport à i(t).
Exercice 2 ( 5 points) :
Un pendule élastique horizontal est formé d’un solide (S) de centre
d’inertie G et de masse m soudé à l’une des extrémités d’un ressort (R)
à spires non jointives de masse négligeable et de raideur K=40 N.m-1.
L’autre extrémité du ressort est fixe.
Le pendule repose sur un plan horizontal (figure 1) et la position du centre d’inertie G du solide est
repérée sur un axe horizontal
( , )Oi
, d’origine O position d’équilibre du solide. Au cours de son
+
Fig.5
i
O
(S)
(R)
x
Fig 1
Figure-1-
C2
C1

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mouvement, le solide (S) n’est soumis à aucune force de frottement.
1- Établir l’équation différentielle régissant les variations de l’élongation x(t)
2- Vérifier que x(t)=Xmaxsin(
0
t + x) est une solution de l’équation différentielle à condition que la
pulsation 0 vérifie une expression qu’on donnera en fonction de K et m .
3- On donne les courbes d’évolution de x(t) et celle de la vitesse v(t) (voir figure 2)
a- Quel est le déphasage de x(t) par rapport à v(t).
b- Identifier les courbes C1 et C2.
c- Déterminer l’expression de x(t) et celle de v(t).
d- Calculer la masse m du solide.
4- Déterminer la distance parcourue par le solide(S) à l’instant t =  s.
Fig 2
0,4
2
x(cm)
V(m.s-1)