PHYSIQUE

I. Un trou noir résulte de l’effondrement du cœur d’une étoile massive. Un trou noir est une « boule » de matière très petite qui renferme une masse extraordinairement grande. Un trou noir de la masse du Soleil est une sphère de 3 km de diamètre.

Calculer la force gravitationnelle exercée sur un objet de masse 1 kg au bord du trou noir

Calculer la force gravitationnelle exercée sur le même objet placé à la surface du Soleil, puis à la surface de la Terre et comparer les trois grandeurs. Conclure sur la propriété d’un trou noir.

On donne :

- G la constante universelle de gravitation : 6,67.10-11 uSI

- la masse du Soleil M_S = 2.10³⁰ kg

- la masse de la Terre M_T = 6.10²⁴ kg

- le rayon du soleil : 14.10⁸ m

- le rayon de la Terre : 6.10⁶ m

- la distance Terre-Soleil : 1,5.10¹¹ m

II. Un pendule simple est constitué d’un fil de longueur L à l’extrémité duquel est suspendue une masse M. On pourrait vérifier que la période d’un pendule simple est donnée par la relation suivante :

T = 2pracine(L/g) où L est la longueur du fil et g la constante de pesanteur du lieu.

1°) Qu’appelle-t-on période d’un pendule ?

2°) Pour établir cette relation, un groupe de TP mesure les périodes d’oscillations de pendules de différentes longueurs. Les résultats sont les suivants :

a)      Pourquoi mesure-t-on 20 T et non directement T ?

b)      Le  professeur demande de représenter T en fonction de ÖL et non directement T en fonction de L, à votre avis, pourquoi ?

3°) La valeur de la période d’oscillation dépend-elle de la masse du pendule ? Justifier. Proposer une expérience qui permette de le vérifier.

4°) Calculer la valeur de la période d’un pendule simple de masse M = 100 g, de longueur L = 50 cm sur la Terre

5°) Quelle longueur faudrait-il donner au fil pour doubler la valeur de la période du pendule ?

6°) Ce pendule aurait-il la même période sur la lune ? Justifier 

A/B

0,5

0,5

0,5

1

0,5

C

3

1

1

1

1

CHIMIE

Questionnaire à Choix Multiples : Cocher la ou les bonne(s) case(s) en justifiant votre choix.

(Barème :  +1 par réponse juste et justifiée ; - 0,5 par réponse fausse):

Données utiles : M_hydrogène = 1 g/mol  M_Oxygène = 16 g/mol ; M _sucre = 342 g/mol

1. Dans 12 g de graphite ¹²C, il y a :

o 12 moles d’atomes

o 6,02.10²³ atomes

o 6,02.10²³ moles d’atomes

2. Dans 1 mole de molécules de dioxygène O₂, il y a autant de molécules que dans :

o 100 g de dioxygène

o 1 mole de molécules d’eau

o 32 g de molécules d’eau

3. Un consommateur sucre son bol de café avec 2 morceaux de sucres. La masse d’un morceau de sucre est de 3 g. Le volume du bol est de 200 mL. La concentration massique du sucre est de :

o 0,015 g/L

o 0,030 g/L

o 30 g/L

4. A propos du même café sucré. La concentration molaire du sucre est de :

o 8,8.10^-2 mol/L

o 10,3 mol/L

o 8,8.10^-5 mol/L

4

II. Le carbure de calcium CaC₂ est une roche utilisée par les spéléologues dans leurs lampes. Cette roche réagit avec de l’eau pour former de l’acétylène C₂H₂ et de l’oxyde de calcium CaO. L’acétylène est un gaz. C’est sa combustion dans l’air qui produit la lumière permettant d’éclairer les spéléologues.

On rappelle que la combustion d’un hydrocarbure est sa réaction avec le dioxygène. Cette réaction produit du dioxyde de carbone et de l’eau.

1. Le texte ci-dessus fait référence à deux réactions chimiques. Pour chacune d’entre elle écrire les formules chimiques des réactifs et des produits.
2. Ecrire et l'équilibrer les équations chimiques de ces deux réactions.

Le spéléologue emporte avec lui 50 g de carbure de calcium et de l’eau en excès.

3. Calculer la masse molaire du carbure de calcium.
4. A quelle quantité de matière en carbure de calcium cela correspond-il ?
5. Que signifie l’expression : « l’eau en excès » ?

Données : M_H = 1,0 g.mol^-1        M_O = 16,0 g.mol^-1     M_C = 12,0 g.mol^-1       M_Ca = 40,1 g.mol^-1               

1,5

1,5

1

1

1