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UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR
13 G 27 A 01
Durée : 4 heures
OF F IC E D U BAC CAL AU R EAT
S E R IE S : S2 - S2 A – C O E F . 6
Télé fax (221) 33 824 65 81 - Tél. : 33 824 95 92 - 33 824 65 81
Séries : S4-S5 – Coef. 5
er
Epreuve du 1 groupe
CORRIGE DE L’EPREUVE DE SCIENCES PHYSIQUES
EXERCICE 1
Partie A
1.1. Noms des composés et leurs familles chimiques :
A : acide 3-méthylbutanoïque ; famille des acides carboxyliques.
B chlorure de 3-méthylbutanoyle ; famille des chlorures d’acyle.
D : anhydride propanoïque ; famille des anhydrides d’acide
E : butanamide ; famille des amides.
1.2. Ecrire l’équation-bilan d’une réaction :
a) B à partir de A :
A + SOCl 2  B  SO 2  HCl
b) D à partir de l’acide propanoïque : 2 CH 3  CH 2  COOH
P4O10

chauffage
D  H 2O
c) E à partir d’une réaction rapide et totale : CH 3  CH 2  CH 2  COCl  NH 3

E  HCl
Partie B
1.3. Un triglycéride est un triester du glycérol et d’acide gras.
1.4. Formule semi-développée du glycérol : CH 2OH  CHOH  CH 2OH
1.5.
1.5.1. Equation-bilan de la réaction entre le glycérol et l’acide palmitique :
C1 5H3 1  COOH 3 CH2 OH CHOH CH2 OH
Nom de la réaction : estérification directe.
Elle n’est pas totale.
O
CH2
O
C
O
C15H31
CH
O
C
C15H31
CH2
O
C
C15H31
+ 3H2O
O
1.5.2.
1.5.2.1. Equation- bilan de la réaction de saponification :
O
CH2
O
C
O
C15H31
CH
O
C
C15H31
CH2
O
C
C15H31
+
-
+ 3(Na +OH )
3 (C1 5H3 1  COO  Na )
 CH2 OH  CHOH CH2 OH
Savon
O
1.5.2.2. Calcul de la masse de savon obtenue :
m s  ns (exp)M s or ns (exp)  r.ns (theor)
or m palmitine  0,47.mhuile  ms 
ns (theor)  3.n palmitine  3.
m palmitine
M palmitine
3.0,47.mh u i l eMs .r
.
M pal mi ti ne
1/6
 ns (exp)  r.3.
A.N : ms 
m palmitine
M palmitine

3.0,47.1500.278.0,80
 583,59 kg
806
EXERCICE 2
2.1. Les ions fer (III) jouent le rôle de catalyseur : ils accélèrent la réaction.
2.2. Retrouvons l’équation-bilan à partir des demi-équations redox :
MnO-4  8H   5e 




Mn2  4H 2O
O2  2H   2e 




H 2O2
2(MnO-4  8H   5e   Mn2  4 H 2O)





5( H 2O2  O2  2 H  2e )


2
2MnO4  5H 2O2  6H
 2 Mn  5O2  8H 2O  2MnO-4  5H 2O2  6H 3O   2 Mn2  5O2  14H 2O
2.3.
2.3.1. Montrons que H 2O2  
Equivalence :
n MnO-
4
2

5CV
2V0
nH 2O2
5
nH O
nH O
5CV
5
5 n MnO-4
5 CV
 nH 2O2  .n MnO-  2 2  .
 2 2  .
 H 2O2  
4
2V0
2
V0
2 V0
V0
2 V0
2.3.2. Compléter le tableau et tracer de la courbe H 2O2   f (t )
t(s)
V(mL)
H 2O2 en 10 3 mol.L1
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900
12,12 9,92 8,12 6,65 5,44 4,46 3,65 2,99 2,45 2
45,4 37,2 30,4 24,9 20,4 16,7 13,7 11,2 9,2 7,5
2/6
2.4.
2.4.1. Détermination graphique des vitesses :
La vitesse de disparition de l’eau oxygénée à un instant donné correspond au coefficient directeur de la
tangente à la courbe H 2O2 = f(t) à cet instant. Graphiquement on obtient :
V (t0 )  8,74.105 mol.L1.s 1
V (t2 ) 1,95.105 mol.L1.s 1
La vitesse diminue car la concentration du réactif diminue au cours du temps.
2.4.2. Allure de la courbe en l’absence d’ions fer(II) : la vitesse est plus faible (voir courbe).
EXERCICE 3

f
3.1. Etude du mouvement de la bille dans l’air :
3.1.1. Représentation des forces : schéma ci-contre
3.1.2. Calcul des intensités des forces :
3 3
4 .r 3
3 4. .(1,5.10 )
P  mg   acVB g  ac
g  7,8.10 .
.10 1,1.103 N
3
3
F   0VB g  0

F

P
4 .r 3
4. .(1,5.10 3 )3
g  1,3.
.10  1,83.10 7 N
3
3
f  6 ( air) .rV  6. .1,85.105.1,5.103.5  2,61.106 N
d'où F  P et f  P on peut négliger les intensités de ces forces devant celle du poids.
3.1.3. Equations horaires x(t) et v(t) :
Vx  a x t  V0 x

T .C.I .  P  m a  m g  m a  a  g  cste MRUV : 

1 2
x

a
t

V
t

x
x
0x
0

2



Vx  gt
Vx  10t


1 2 
2
x  axt
 x  5t

2





le mouvement est rectiligne de direction verticale et uniformément accéléré.
3.1.4. Montrons les informations données confirment l’approximation en 3.1.2 :
v 2 3,16 2
MRUV : 2a x ( x  0)  V  0  a x 

 9,986  10m.s 2
2 x 2.0.5
2








ax  g  a  g  m a  m g  P  m a   F ext  P
Toutes les forces autres que le
poids ont été négligées.
3.2. Etude du mouvement dans l’huile
3.2.1. Montrons que l’équation différentielle peut se mettre sous la forme :




T .C.I : P  F  f  m. a
dV 1
 V C
dt 
Projetons suivant l’axe ox : P  F  f  m. a x  mg   hVB g  6 .r.V  m
3/6
dV
dt
4 .r 3
(  ac   h )
.g
dV
6 .r
dV
3


.V 

 acVB .g   hVB g  6 .r.V   acVB
4 .r 3
4 .r 3
dt
dt
 ac
 ac
3
3
ρ
dV
9η

V (1  h )
g
2
dt
2  ac r
 ac
3.2.2. L’expression des constantes C et τ :
dV 1
 V  C et
dt 
Par identification
ρ
dV
9η

V (1  h )
g
2
dt
2  ac r
 ac
C (1 
ρh
 ac
)g

et
2  acr 2
9
AN :
C  8,4m.s  2
3.2.3. a) Nature du mouvement si a=0 : le mouvement sera rectiligne uniforme car la vitesse est maintenant
constante et que la trajectoire est rectiligne.
dV 1
dV
1
 V  C si a  0 
 0  V  C  Vlim  C.
dt 
dt

V
4,2.10  2
b) Déduction de τ :   lim A.N  
 0,5.10-2 s
C
8,4
 = 0,510-2 s
3.2.4. Détermination de la valeur de la viscosité :

2ρ ac r 2
2ρ ac r 2
 
9
9
A.N :  
2.7,8.103.(1,5.10 3 ) 2
 7,8.10 1
9.0,5.10 2
  7,8.10 1 S.I
EXERCICE 4
4.1. Etude de la charge du condensateur :
4.1.1. Expression de q en fonction du temps t :
dq
 dq  idt ;
dt
on tire q  I .t
i
 dq   idt
or i  I  cste  q  I .t  cste
à t  0 q  0  cste  0
4.1.2. Déduction par exploitation graphique :
a) La capacité C du condensateur : Le graphe implique q =2,25.10-4.UAB et la théorie: q = C. UAB donc
C=225.10-6F.
b) Date à laquelle UAB=1,8 V :
si U AB  1,80V q  400.10 6 C or q  I .t  t 
q
400.10 6
A.N : t 
 23,5s.
I
17.10 6
t  23,5s.
4.2. Etude de la décharge du condensateur :
4.2.1. Equation différentielle
u R  u AB  0  Ri  u AB  0
UAB
4/6
UR
R
du
du
dq
u  0
or q  Cu  i  C.
 RC.
dt
dt
dt
1 du
Cette équation est de la forme
 u  0 avec   1
RC
 dt
i
AB
AB
AB
AB
AB
AB
4.2.2. La constante
1

 RC est appelée constante de temps. Elle caractérise la durée de la décharge du
condensateur.
uAB(V)
4.2.3.
3,85V
4.2.3.1. La valeur de α :
u   .e
 t
AB
à t  0 u  3,85V  3,85  .e
0
AB
   3,85V
Ebauche de la courbe uAB= f(t) : ci-contre
4.2.3.2. Expression et calcul de l’énergie :
1
E0  CU 02
2
1
E0  .225.10 6.3,852  1,67.10 3 J
2
E
1,67.10 3
4.2.3.3. Puissance moyenne : Pm  0
A.N : Pm 
 16,7 W
t
0,1.10 3
t
Pm 16,7W
EXERCICE 5
5.1. Explication de la formation des franges brillantes et des franges sombres :
Les radiations lumineuses issues de F1 et F2 se superposent en tout point de la zone commune des faisceaux
venant de ces sources.
Si les deux radiations issues de F1 et F2 arrivent en phase en un point de l’écran, on obtient une interférence
constructive et la frange sera brillante. Par contre si les deux radiations issues de F1 et F2 arrivent en opposition
de phase en un point de l’écran, on obtient une interférence destructive et la frange sera obscure.
5.2. On a  
ax
D
5.2.1. Condition vérifiée par  pour une frange brillante : il doit être un nombre entier de longueur d’onde   k
5.2.2. Monter que i 
D
a
Raisonnons avec deux franges brillantes consécutives (ordre k et k+1) :
xk 
KD
( K  1)D
( K  1)D KD
D
et xk 1 
or i  xk 1  xk  i 

i 
a
a
a
a
a
5.3.
5.3.1. Relation entre ∆x, D, a et λ1 :
X  4i or i 
1 D
a
 X  4.
1 D
a
 X  4.
1 D
a
a = 304 m
5.3.2. Relation entre λ1 , λd , ∆x, ∆x’ :
5/6
 a  4.
1 D
X
a  4.
633.10 9.3
 303,84.10 6 m
3
25.10
X  5.
1 D
a
et X '  5.
d D
a

d X '


1 X
d 
X '
27'
.1 A.N : d 
.633  683,64 nm
25
X
5.4. Les deux radiations sont utilisées pour éclairer une cellule photo émissive :
5.4.1. 0 
C
0
0 
3.108
 666.10 9 m  667 nm il y a effet photoélectrique si   0
14
4,5.10
1  0 il y aura effet photoélectrique avec la radiation de longueur d’onde 1
d  0 il y aura pas effet photoélectrique avec la radiation de longueur d’onde d
EC max  E photon  W0 
hC
1
 h 0 
6,62.10 34.3.108
 6,62.10 34.4,5.1014 1,58.10 18 J  9,875 eV
633.10 9
EC max 1,58.10 18 J  9,875 eV
5.4.2. Cette expérience met en évidence le caractère corpusculaire de la lumière.
Une application de cet aspect : Production de courant électrique à partir du rayonnement solaire ( énergie
solaire).
6/6