Exercice 1 : De la Terre à la Lune (5 points)








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1S2 – jeudi 9 octobre 2008

DEVOIR DE PHYSIQUE CHIMIE n°1

Durée : 2 heures

EXERCICE 1 : De la Terre à la Lune (5 points)

Dans l’un de ses célèbres romans intitulé « De la Terre à la Lune », Jules Vernes (1828 – 1905) relate les aventures de trois héros ayant pris place l’intérieur d’un énorme projectile qu’un gigantesque canon, baptisé Colombiad, propulse en direction de la Lune. Lors de se périple Jules Verne fait allusion à un point neutre situé à 350 000 km du centre de la Terre où les forces gravitationnelles exercées par la Terre et la Lune sur le projectile se compensent exactement. On admettra que le voyage s’effectue en ligne droite.

  1. Calculer les valeurs des forces d’attraction gravitationnelle qu’exercent respectivement la Terre et la Lune sur le projectile avant son lancement.

  2. Comparer les valeurs de ces deux forces. Quelle conclusion peut-on en tirer ?

  3. En déduire la valeur de l’intensité de la pesanteur terrestre g à l’endroit du lancement.

  4. Montrer que le point neutre auquel fait allusion Jules Vernes est nécessairement situé entre la Terre et la Lune sur la droite joignant les centres de ces deux astres.

  5. Retrouver la valeur de la distance séparant le centre de la Terre du point neutre annoncé par Jules Verne.

DONNEES :

G = 6,67.10-11 (S.I.)

Distance moyenne Terre Lune (centre à centre) : dTL = 384000 km

Masse et rayon de la Terre : MT = 5,98.1024 kg ; RT = 6380 km ; masse de la Lune : ML = 7,35.1022 kg 

Masse du projectile : MP = 9625 kg

EXERCICE 2 : Interaction électrique avec plus de deux particules (3 points)

Dans les différentes situations proposées, toutes les charges électriques sont les mêmes en valeur absolue. Cette valeur est notée q.

  1. Dans la situation décrite par la figure ci-dessous, trouver la relation mathématique permettant de calculer la valeur de la force exercée sur A par les autres charges électriques.



  1. Dans la situation décrite par la figure ci-dessous, montrer que la résultante des forces exercées sur A est nulle en utilisant des arguments de symétrie.



EXERCICE 3 : Interaction électrique avec deux particules (2 points)

Deux corps A et B, distants de 10 cm, portent respectivement des charges qA = - 10 µC et qB = 1 µC.

  1. L’un de ces corps subit-il une force plus importante que l’autre dans ces conditions ?

  2. Calculer la valeur de la (ou des) force(s) exercée(s) sur les corps A et B.

DONNEE : k = 9.109 (S.I.)

EXERCICE 4 : Trop de soufre dans l’air du Havre (3 points)

L
e texte ci-contre mentionne une « quantité » de dioxyde de soufre rejeté dans l’atmosphère lors d’un épisode de pollution atmosphérique.


Le texte ci-dessus a été publié dans un quotidien régional le 11- 09 - 2006





  1. A quelle quantité de matière de ce gaz cela correspond-il (par m3 d’air)?

  2. Quel volume de dioxyde de soufre était rejeté par heure et par m3 d’air lors de cette pollution ?

  3. Quel pourcentage en volume cela représente-t-il dans l’atmosphère ?

Données : Masses molaires atomiques :MS = 32,1 g.mol.-1 ; MO = 16,0 g.mol.-1

Volume molaire d’un gaz dans les conditions considérées : VM = 24,0 L.mol-1
Exercice 5 : une pièce de zinc (7 points)

On a préparé 500 mL d'une solution d'acide chlorhydrique (H+ ; Cl-) de concentration c = 0,1 mol/L par dissolution de chlorure d'hydrogène gazeux dans l'eau à une température de 20°C et sous pression atmosphérique de 1015 hPa

  1. Quel volume de gaz a-t-il fallu dissoudre pour obtenir cette solution?

Une pièce de zinc de masse 1,2 g tombe dans un bécher contenant 50 mL de cet acide . On observe le dégagement d’un gaz qui explose au contact d’une flamme et un test à la soude montre la présence d’ions Zn2+ après la réaction.

  1. Ecrire l’équation de la réaction

  2. Exprimer et calculez la quantité de matière en zinc à l’état initial

  3. Exprimer et calculez la quantité de matière en ions H+ à l’état initial

  4. Etablir un tableau d’avancement de cette réaction. En déduire la valeur de xmax . Quel sera le réactif en défaut ?

  5. Déterminer la masse du réactif en excès et le volume du gaz qui se dégage.

Données :

masses molaires atomiques : MH = 1,00 g/mol ; MCl = 35,5 g/mol ; MZn = 65,4 g/mol.

constante des gaz parfaits : R= 8,31 ( SI)

Volume molaire d’un gaz dans les conditions considérées : VM = 24,0 L.mol-1

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