2 – DS N°4 : Chapitres 7 à 9 PARTIE A : CHIMIE

Nom Prénom : Classe :
2nde – DS N°4 : Chapitres 7 à 9
Mardi 2 février 2016 – Durée : 2h00 – Calculatrice autorisée
 0,5 point sur 20 est attribué au soin et à la rédaction
PARTIE A : CHIMIE – 10 points
Données : Quelques groupes caractéristiques :
Nom
Hydroxyle
Amine
Éther-oxyde
Carbonyle
Carboxyle
Ester
Amide
Formule
Remarque : Les liaisons « – » relient des atomes différents de l’hydrogène (sinon l’atome d’hydrogène est représenté).
EXERCICE N°1 : L’anesthésie : des prémices à nos jours (20 minutes maxi) 5,5 points
Document 1 : Histoire de l’anesthésie
Document 2 : Modèle moléculaire de l’éthoxyéthane
1/ Quel est le nom du premier anesthésiant utilisé en chirurgie ? Quand a-t-il été utilisé la première fois ?
2/ Compléter le tableau suivant :
Nom de l’atome
Hydrogène
Carbone
Azote
Oxygène
Symbole de l’atome
Nombre de liaison
1/4
En 1840, le dentiste américain W. MORTON eut l’idée d’utiliser l’éthoxyéthane afin d’endormir un patient.
Mais il fallut attendre l’automne 1846 pour que le docteur J. WARREN, assisté de W. MORTON, réussisse deux
opérations chirurgicales indolores pour les patients. L’anesthésie venait alors de naître.
À l’heure actuelle, du fait de son extrême inflammabilité, de ses nombreux effets secondaires, de sa toxicité et
du risque élevé de dépendance qu’il entraîne, l’éthoxyéthane n’est
pratiquement plus utilisé comme anesthésiant. D’autres molécules
l’ont remplacé. C’est le cas, par exemple, de la kétamine. Elle peut
être injectée en intraveineuse avec une dose d’environ 2 mg par kg
de masse corporelle. L’effet ne durant que 5 à 10 minutes, la
kétamine est ensuite injectée régulièrement au cours de
l’anesthésie jusqu’à la fin de l’intervention chirurgicale. Elle peut
aussi être administrée par perfusion.

3/ Écrire la formule brute et la formule semi-développée de la molécule d’éthoxyéthane.
4/ Entourer et nommer le groupe caractéristique présent dans cette molécule.
5/ Proposer deux isomères de l’éthoxyéthane possédant chacun un groupe caractéristique hydroxyle.
6/ Pourquoi l’éthoxyéthane a-t-il été peu à peu abandonné ?
7/ Sachant qu’un flacon à dose unique contient 10 mL de solution, calculer la masse de kétamine Mk présente dans le
flacon dont l’étiquette est donnée dans le document 1.
EXERCICE N°2 : Les acides aminés (15 minutes maxi) 4 points
Les acides aminés sont vitaux puisqu’ils permettent à l’organisme de synthétiser (fabriquer) les protéines constituant les
muscles, les tissus, etc. Certains ne sont pas produits par le corps humain et doivent donc être fournis par notre
alimentation. Le document 1 ci-dessous présente les modèles moléculaires de quatre acides aminés essentiels.
Document 1 : Quatre acides aminés
Symbole de quelques atomes : Soufre (S) ; Azote (N)
Leucine
Isoleucine
Cystéine
Méthionine
1/ Ces quatre molécules ont en commun deux groupes caractéristiques. Les entourer et les nommer directement sur le
sujet en choisissant un code couleur pour chacun d'entre eux.
2/ Donner la formule brute de la leucine.
3/ Donner la formule semi-développée de la méthionine.
4/ Que peut-on dire des molécules de leucine et d’isoleucine ? Justifier.
2/4
S
S
N
N
N
N
N

La sérine représente environ 4 % des acides aminés des protéines de notre organisme. Certains aliments sont riches en
sérine (oeufs, lait, riz…) alors que d’autres en sont pauvres, comme la pomme de terre. Le modèle moléculaire de la
sérine est donné ci-dessous :
5/ On rappelle que les atomes d'azote peuvent former trois liaisons covalentes et ceux d'oxygène deux. Entourer en
bleu l’atome d'azote et en rouge ceux d’oxygène, directement sur le modèle moléculaire de la sérine.
6/ Compléter le tableau suivant :
Formule brute
de la sérine
Formule développée
de la sérine
Formule semi-développée
de la sérine
Formule semi-développée
d'un isomère de la serine
EXERCICE N°3 : Molécule mystère (10 minutes maxi) 0,5 points
Je possède au total quatre atomes de carbone. Je suis ramifiée et ma ramification contient un atome de carbone. Je
possède le groupe caractéristique hydroxyle ainsi que le groupe amide. Quelle est ma formule semi-développée ??
PARTIE B : PHYSIQUE – 9,5 points + point bonus
EXERCICE N°1 : Le kilomètre lancé (25 minutes) 3,5 points + 1 point bonus
Donnée : Intensité de pesanteur terrestre : g = 9,8 N.kg – 1
Le ski de vitesse, ou kilomètre lancé (KL), consiste à descendre sur
une piste enneigée le plus vite possible à l’aide de skis (voir photo
ci-contre). Le record du monde est détenu par l’italien Simone
Origone réalisé en 2006 en France aux Arcs avec une vitesse
v atteinte de 69,8 m.s – 1. La masse du skieur et de son équipement
est de 100 kg.
1/ Exprimer la vitesse v en km.h – 1. Détailler le calcul.
2/ Calculer le temps t réalisé par Simone Origone lors de son record
du monde sur la piste supposée rectiligne sur la zone de chronométrage de 100 m. La vitesse est supposée constante
sur cette distance.
On admettra pour la suite de l’exercice que les frottements de l’air et de la piste sont modélisés par une force
unique f. Le skieur est considéré comme un objet ponctuel sur la pente inclinée de = 45° par rapport à l’horizontale.
3/ Après avoir rappelé quel est le système étudié et le référentiel d’étude, schématiser sur la photo ci-dessus les forces
exercées sur le skieur. On prendra le point G comme centre de gravité du skieur et point d’application des forces.
3/4
 = 45°

4/ Sachant que les frottements augmentent avec la vitesse du skieur, expliquer qualitativement (sans calcul) pourquoi la
vitesse du skieur devient constante. Quelle relation vectorielle existe-t-il alors entre les forces quand la vitesse devient
constante ?
BONUS : A faire en priorité par ceux qui souhaitent aller en 1ère S, et tous ceux qui veulent gagner un point !!
La force de frottement f varie en fonction de la vitesse v du skieur suivant l’expression : f = k v² où k désigne le
coefficient de frottement de l’air, exprimé en N.s².m – 2. Quand la vitesse limite est atteinte, f = m g sin( ).
Calculer la valeur de k.
EXERCICE N°2 : Mouvement (20 minutes) 3,5 points
Donnée : Intensité de pesanteur terrestre : g = 9,8 N.kg – 1
Un mobile autoporteur S, de masse m = 1,0 kg, abandonné sans vitesse initiale, glisse sur un plan incliné d’un angle α =
20 ° par rapport au plan horizontal. On néglige les frottements du support dans cette étude donc f = 0 N .
On enregistre les positions occupées par un point G du mobile à intervalle de temps régulier τ = 40 ms. On obtient
l’enregistrement suivant en vraie grandeur à l’échelle :
1/ Donner les caractéristiques du mouvement du point G. Justifier.
2/ Calculer la valeur de la vitesse moyenne vm en m.s – 1 du mobile lorsqu’il se déplace de la position G 0 à la position G 7.
3/ Sur le document ci-dessus, représenter sans soucis d’échelle les forces exercées sur le solide à la position G5
4/ A l’aide d’un repère Oxy et de calculs, montrer que la norme de la valeur de la réaction du support est R = 9,2 N.
EXERCICE N°3 : De la Terre à la Lune (15 minutes) 2,5 points
Aucun calcul n’est demandé dans cet exercice !
1/ Donner l’expression de la valeur de la force de gravitation F T/O exercée par la Terre sur un objet de masse m posé sur
le sol.
2/ Donner l’expression du poids P de cet objet en fonction de sa masse m et de l’intensité de pesanteur terrestre g T .
3/ Sachant que F T/O = P, donner l’expression de g T en fonction de G, R T (rayon de la Terre) et M T (masse de la Terre).
4/ Par analogie, en déduire l’expression de l’intensité de pesanteur à la surface de la Lune g L en fonction
de G, R L (rayon de la Lune) et M L (masse de la Lune).
5/ L’intensité de pesanteur à la surface de la Lune est six fois plus faible que l’intensité de pesanteur à la surface de la
Terre. En déduire l’expression permettant de calculer M L la masse de la Lune.
4/4
 = 20°