Correction du contrôle

PHYSIQUE :

I.1. un mobile soumis à une seule force peut avoir un mouvement rectiligne – VRAI – c’est le cas de la chute d’un objet sans vitesse initiale (la trajectoire est une droite verticale.

2. un mobile soumis à une seule force peut avoir un mouvement rectiligne et uniforme – FAUX – un objet qui a un mouvement rectiligne et uniforme est obligatoirement soumis à un ensemble de forces qui se compensent donc il ne peut être soumis à une seule force.

3. un mobile soumis à un ensemble de forces qui se compensent s’arrête – FAUX – un mobile soumis à un ensemble de forces qui se compensent ne subit aucune modification de sa vitesse. Il garde un mouvement rectiligne et uniforme s’il n’était pas immobile.

4. un mobile qui a un mouvement circulaire uniforme est soumis des forces qui se compensent – FAUX – si le mouvement est circulaire, c’est que la direction de sa vitesse varie. Si la vitesse subit une modification de direction, c’est que le système est soumis à une force.

5 un mobile soumis des forces qui ne se compensent pas peut avoir une vitesse nulle – VRAI et FAUX – la vitesse d’un mobile soumis des forces qui ne se compensent pas, ne peut pas être constamment nulle car elle varie du fait de l’existence d’une force. Mais il se peut qu’elle passe à un moment donné, au cours de sa variation, par la valeur zéro. C’est le cas du sauteur à l’élastique lorsqu’il arrive au point le plus bas de sa chute.

II. 1°) Le schéma ci dessous représente l'enregistrement chrono photographique d'une bille se déplaçant sur un plan incliné et ensuite sur un plan horizontal.

Fin du mouvement

Distance entre la 1^ère et la 3^ème position : D_1-3

Distance entre la 5^ère et la 7^ème position : D_5-7

Le mouvement du centre de la bille n’est pas rectiligne dans la première partie car la bille suit une courbe mais est rectiligne ensuite car la bille suit une droite.

Ce mouvement n’est pas uniforme au début car la distance parcourue entre 2 photos successives (prises toutes les 20 ms) n’est pas constante. Il devient uniforme sur le plan horizontal, l’écart entre 2 positions de la bille est constant.

Deux forces agissent sur la bille : son poids (vertical et vers le bas) et la réaction du plan (perpendiculaire au plan en chaque point et vers le haut).

La vitesse instantanée de la bille dans sa 2^ème position photographiée est v₂ = D_1-3 / (2xT) ; T étant l’intervalle de temps qui sépare deux photographies consécutives ; T = 20 ms = 0,02 s.

L’image est une réduction puisque le diamètre d’une bille de 3cm est représentée par 4 mm.

Donc 1 mm sur la photo représente ¾ de cm en réalité.

La mesure de D_1-3 sur la feuille donne : 13 mm donc D_1-3(vrai) = 13*3/4 = 9,75 cm

v₂ = D_1-3 / (2xT) = 9,75 / (2*0,02) = 243 cm/s = 2,43 m/s

v₂ = 2,43 m/s

La vitesse instantanée de la bille dans sa 6^ème position photographiée est v₆ = D_5-7 / (2xT) ;

La mesure de D_5-7 sur la feuille donne : 28 mm donc D_1-3(vrai) = 28*3/4 = 21 cm

v₆ = D_5-7 / (2xT) = 21 / (2*0,02) = 525 cm/s = 5,25 m/s

v₆ = 5,25 m/s

III. Le saut à l’élastique consiste à se jeter dans le vide en étant solidement attaché à un élastique de très grande longueur. Lors de la première phase de la chute, l’élastique n’est pas tendu. Le sauteur n’est donc soumis qu’à son poids (si on néglige les frottements de l’air). La vitesse de chute du sauteur augmente pendant cette première phase.

Dans la deuxième phase l’élastique se tend et la vitesse du sauteur diminue. La chute du sauteur est freinée donc la force de tension de l’élastique (vers le haut) l’emporte sur le poids du sauteur (vers le bas).

Le sauteur est soumis à une force vers le bas.	L’élastique se tend, la force de tension de l’élastique vers le haut augmente.	A ce moment , le sauteur est au plus bas de sa chute	La force de tension de l’élastique l’emporte sur le poids
sa vitesse de chute augmente.	Au début tant qu’elle est plus faible que le poids, la vitesse du sauteur continue à augmenter mais de moins en moins vite. Le sauteur a atteint sa vitesse max quand les 2 forces s’opposent. Comme la tension continue à augmenter avec la longueur de l’éastique, la force vers le haut est plus grande que celle vers le bas. La vitesse de chute du sauteur diminue.	Sa vitesse est nulle mais ne va pas le rester car les forces ne se compensent pas.	La vitesse qui était nulle augmente dans la direction de la force de tension. Le sauteur remonte. Pourquoi le sauteur remonte-t-il à la fin du saut ? Il remonte car il est soumis à une force globale vers le haut et parce qu’il avait, avant de commencer à monter, une vitesse nulle.

CHIMIE :

I. Le silicium Si (Z=14) : K2L8M4 ; L’hydrogène H (Z=1) : K1. La structure électronique externe du Si est de 4 électrons, celle le l’hydrogène est de 1. Il manque 4 électrons au Si pour satisfaire la règle de l’octet, il en manque 1 à l’hydrogène pour satisfaire celle du duet. La formule de la molécule la plus simple comportant ces 2 éléments est : SiH4. Son schéma de Lewis est :

Le silicium a 4 doublet liants, ces doublets s’éloignent au maximum

pour minimiser les répulsions.

La molécule a donc une géométrie tétraédrique (comme CH₄)

II. Dans la molécule de phosgène, le carbone central a 4 doublets liants engagés dans 3 liaisons (2 simples et 1 double). Cette molécule est plane car c’est dans cette configuration que les doublets électroniques (et non les atomes !!!) sont les plus éloignés pour minimiser les répulsions.

III. Règle de l’octet (ou du duet) : Tout atome tend à acquérir la structure électronique externe d’un gaz rare à 2 électrons (duet) pour le niveau K ou 8 électrons (octet) pour les autres niveaux.

Quels ions stables les atomes dont les noyaux sont représentés ci-dessous peuvent-ils former ?

⁹₄Be  (Z=4  ; K2L2 ® Be²⁺ (K2 - duet);

²⁴₁₂Mg (Z=12  ; K2L8M2 ® Mg²⁺ (K2L8 - octet)

¹⁶₈O  (Z=8  ; K2L6 ® O^2- (K2L8 - octet)

¹⁹₉F (Z=9  ; K2L7 ® F^- (K2L8 - octet)