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Devoir surveillé n°1 semestre n° 1 Niveau : 1BAC science Physique et chimie Durée :2 Heures Année scolaire 2017/2018 La présentation, le soin et la rédaction seront pris en compte pour un point dans la notation. Tout calcul doit être précédé de la formule utilisée. التوفيق ولي هللا 1pt 1pt 1pt 1pt 1pt 1pt On fait tourner un cylindre de rayon r=30cm grâce à un moteur qui applique sur son axe un couple moteur de moment Mm. On enroule au tour de cylindre une corde inextensible pour tirer une Charge (S) de masse m=50kg avec une Vitesse constante, sur une piste rectiligne, faisant un angle  = 20° avec l’horizontale. Le corps (S) se déplace du point A vers le point B pendant t  3s. Données : g  10N / kg et AB  10m. La puissance du moteur est constante P = 10 W 1. Faire un bilan des forces s’exerçant sur charge (S). 2. Calculer W(P ) le travail du poids P de la charge (S) . 3. Calculer W(T ) le travail de la force T exercée par la corde sur la charge (S). On donne T=330N. 4. Calculer W(R ) le travail de la réaction du plan incliné R sur la charge (S), Conclure la nature du contact entre la charge (S) et le plan incliné . 5. Faire l'inventaire des forces exercées sur le cylindre. 6. Déterminer le moment Mm de couple de moteur applique sur le cylindre. Exercice 2 6 points 35 min 1pt 1pt 1pt 1pt 1pt 1pt La roue d'une voiture de rayon R = 25 cm tourner à une vitesse de 240 tr / min autour de l’axe fixe () passant par son centre. 1. Déterminer la nature de mouvement de la roue. Justifier votre réponse. 2. Calculer N la valeur de fréquence et T la période de mouvement de la roue? 3. Calculer la vitesse angulaire de la roue en rad/s. 4. On considère un point M situé au périphérique de la roue. 4.1. Calculer la vitesse linéaire du point M. 4.2. Donner l’équation horaire (t) de point M sachant que l’abscisse angulaire 0 de ce point à l’instant t=0 est 0 =0,25rad. 4.3. Déterminer le nombre de tours effectuer par la roue pendant de la durée t=20min Exercice 1 6 points 30 min 1pt 1pt 1pt 1pt 1pt 1pt 1pt D’après les résultats de son analyse sanguine, Ydir constate que son taux de cholestérol est égal à 5,50.10-3 mol par litre de sang. La formule brute du cholestérol est C27H46O. 0. Définir l'unité "La mole ". 1. Combien de molécules de cholestérol y a-t-il dans 5,50.10-3 mol de cholestérol ? 2. Calculer la masse molaire de cholestérol. 3. Le taux de cholestérol reste acceptable jusqu’à 2,20 g par litre de sang. Ydir est-il en mauvaise santé ? 6. Revenant du laboratoire d’analyse, Ydir se fait arrêter par les autorités pour un contrôle d’alcoolémie. C’est un début de soirée d’été, il fait =20°C et la pression est égale à P=101300Pa. Il souffle dans l’éthylomètre, celui-ci lui indique qu’il a expiré V=2.0.10-4 L d’alcool (de formule brute C2H6O) pour un litre d’air expiré 6.1. Calculer la quantité de matière de l’alcool expiré par Ydir 6.2. Calculer la masse de l’alcool expiré par Ydir 6.3. Sachant que le taux maximum d’alcool autorisant la conduite est de 0,25 mg d'alcool par litre d'air expiré, Ydir est-il en infraction ? Données : Masses molaires atomiques en g/mol : M(H) =1 ; M(C)=12; M(O)=16. Constante d’Avogadro : NA=6.02.1023 mol-1 ; Constante des gaz parfaits : R=8,3S.I. Exercice 3 7 points 40 min Correction de devoir surveillé Exercice 1 1. La nature de mouvement de la roue. Mouvement de rotation uniforme car la vitesse est constante 2. La valeur de fréquence N de mouvement de la roue? N=240 tr min = 240 tr 60s = 4Hz La valeur de la période de mouvement de la roue? T = 1 N donc T = 1 4 = 0,25s 3. La vitesse angulaire de la roue en rad/s.  = 240 tr min = 240 2.  60s = 25,13rad/s 4.1. La vitesse linéaire du point M. vM = R. = 25. 10−2 . 25,13 = 6,3m/s 4.2. L’équation horaire (t) de point M sachant que à l’instant t=0 est 0=0,25rad. On sait que le mouvement de rotation uniforme car la vitesse est constante alors l’équation est de la forme θ(t) = ω.t + θ0 donc θ(t) = 25,13.t + 0,25 4.3. Le nombre de tours effectuer par la roue pendant de la durée t=20min A t=0 on a θ(t = 0) = 25,13.0 + 0,25 = 0,25rad A t=20 on a θ(t = 20min) = 25,13.20.60 + 0,25 = 30156,25rad pendant de la durée t=20min alors θ = 30156,25rad − 0,25rad = 30156rad 1tr ----- 2. n trs ----- θ n = θ 2. = 30156 2. = 4799,5 tours Exercice 2 1. bilan des forces s’exerçant sur charge (S) : P poids de la charge (S) T la tension de la corde R la réaction du plan Représentation des forces sur le schéma. 2. W(P ) le travail du poids P de la charge (S) . W(P )=m.g.(ZA-ZB)=- m.g.h=- m.g.AB.sin W(P )=-50.10.10.sin20=-1710,1 J 3. W(T ) le travail de la force T exercée par la corde sur le corps (S) . W(T )= T . AB = T. AB. cos(T .AB ) W(T )= 330.10. cos(0)=3300 J 4. W(R ) le travail de la réaction du plan incliné R sur la charge (S), Mouvement rectiligne uniforme alors T + P + R = 0 (T + P + R ). AB = 0 . AB (T + P + R ). AB = 0 . AB T . AB + P . AB + R . AB = 0 W(T )+ W(P )+ W(R )=0 W(R )= -W(T )- W(P ) W(R )= -3300J +1710,1=-1589,9.103 J Alors le contact entre la charge (S) et le plan incliné se fait avec frottement. 5. Bilan des forces exercées sur la poulie P′ poids de la poulie T′ la tension de la corde sur la poulie R′ la réaction de l’axe 6. Le moment Mm de couple du moteur. P= Mm. avec v = r. puisque  = v r et v = AB ∆t Alors P= Mm. AB r.∆t donc Mm =P. R.∆t AB = 10..3.30.10−2 10 = 0,90N. m Exercice 3 D’après les résultats de son analyse sanguine, Ydir constate que son taux de cholestérol est égal à 5,50.10-3 mol par litre de sang. La formule brute du cholestérol est C27H46O. 0. Définir l'unité "La mole " La mole est la quantité de matière contenant 6,021023 entités (entités = molécules, atomes ou ions) 1-Nombre de molécules de cholestérol dans 5,50.10-3mol de cholestérol ? n = N NA alors N = n. NA=5,50.10-3 . 6.02.1023=3,311.1021 2. La masse molaire de cholestérol. M(C27H46O)=27.M(C)+46.M(H)+M(O)=386g/mol 3. n = m M alors n = n. M=5,50.10-3 . 386=2,123g Dans chaque litre de sang de Ydir en trouve 2,123g Alors Ydir est de bonne santé ? 6.1. La quantité de matière de l’alcool expiré par Ydir On sait que P.V=n.R.T alors n = P.V R.T = 101300.2.10−7 8,3.298,15 n=8,19.10-6mol 6.2. La masse de l’alcool expiré par Ydir n = m M donc m = n. M=8,19.10-6 .46=0,38.10-3g 6.3. Le taux maximum d’alcool autorisant la conduite est de 0,25 mg Pour Ydir m=0,38.10-3g=0,38.mg > 0,25 mg alors Ydir en infraction ?
Devoir surveillé 1er année bac sc expérimental le 23/11/2017 Exercice de chimie: (7pts) 1)Donner la définition du volume molaire et de la mole. (1pt) 2) On considère un échantion de fer Fe de masse m=5,6g. 2-1- Calculer la quantité de matière contenue dans cette masse de fer. (1pt) 2-2- Déterminer le nombre d’atomes contenus dans cet échantion .(0,5pts) 3) Un flacon contient un volume V=230cm3 d’éthnol C2H6O pur à l’état liquide dont la densité par rapport à l’eau d=0,79. 3-1 - Calculer la quantité de matière d’éthanol contenue dans ce flacon. (1pt) 3-2- En déduire la masse de cette quantité d’éthanol. .(0,5pts) 4) Une bouteille contient un volume V=230cm3 du dioxygène O2 gazeux sous la pression P=1033hPa et à la température C o   25 . 4-1- Déterminer la densité du dioxygène par rapport à l’air .(0,5) 4-2- Calculer la quantité de matière du gaz dioxygène qui se trouve dans cette bouteille. (1pt) (en le considérant comme un gaz parfait) 4-3-Déterminer la valeur du volume molaire dans les conditions précédentes ..(0,5pts) 4-4- Quelle est la pression qu’on doit exercer sur l’échantion du gaz précédent à la temperature C o '  20 pour que son volume devient V’=0,8L. (1pt). ....................................................................................................................................................................................... 1 er Exercice de physique :(6pts) Un corps solide de masse m=2kg glisse sur un rail ABCD constitué de trois parties comme le montre la figure ci dessous: -Une partie AB incliné d’un angle o   30 par rapport à l’horizontale AB=1m. -Une partie BC rectiligne BC=1m. -Une partie CD circulaire de rayon r=40cm. 1) 1-1- Calculer le travail du poids du corps durant le déplacement de A à B.(1pt) 1-2- sachant que la vitesse du corps de A et B est constante , déterminer le travail de la réaction du plan de contact puis en déduire la nature du contact. (1pt) 1-3- Déterminer l’intensité f de la force de frottement durant le trajet AB. (0.5pt) 1-4- Calculer le travail du poids du corps durant le déplacement de B à C.(0.5pt) 2) 2-1- Déterminer le travail du poids du corps durant le déplacement de C à M en fonction de m ,g ,  et r . (1pt) 2-2- Quelle valeur doit prendre  pour que : WPAM  0  ? .(1pt) 2-3- Quelle valeur doit prendre  pour que : WPAD  0  ? .(1pt) On donne : g=10N/kg ....................................................................................................................................................................................... 2 ème Exercice de physique (7pts) Un moteur fait tourner un disque homogène de diametre d=20cm autour d’un axe fixe () passant par son centre. On donne la representation de la variation de l’abscisse angulaire en fonction du temps. 1) Quelle est la nature du mouvement de rotation du disque ? justifier votre réponse. (1pt) 2) 2-1- Déterminer graphiquement la vitesse angulaire  et la valeur de l’abscisse angulaire  o à t=0 . (1pt). 2-2-Ecrire l’équation horaire (t) du mouvement du disque . (0,5pt). 2.-3-Déterminer la valeur de la fréquence f du mouvement de rotation du disque en (Hz) puis en (tours.mn-1 ). (1pt) 2-4- Déterminer la valeur de la période T de rotation du disque . . (0,5pt) 3) Donner l’équation horaire de l’abscisse curviligne s(t) d’un point du périmètre du disque. (1pt) 4)4-1- Calculer la valeur de  à l’instant : t=0,25s . (0,5pt) )1 4-2- Quel est le nombre de tours n effectués par le disque à l’instant : t=0,25s ? (1pt) )2 4-3-Sachant que le point M du disque a pour vitesse v=1,27m/s , déterminer la distance qui le sépare de l’axe de rotation . (0,5pt) ....................................................................................................................................................................................... Correction de l’exercice de chimie Correction du 1ème Exercice de physique