Banque de sujets pour l'épreuve orale Bac S physique-chimie, Examens de Physique

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BANQUE D'EXERCICES POUR L’EPREUVE ORALE DU BACCALAUREAT S Nouveaux programmes 2013 Enseignement spécifique THEME Titre de l’exercice (ou nom du fichier) 12 Propagation d’une onde lumineuse 12 Sons musicaux OBSERVER 12 Diffraction ondes lumineuses 12 Vitesse d’un véhicule et effet Doppler 13 Spectres IR 21 Le lancer de basket COMPRENDRE 22 Hydratation d’un alcène AGIR 32 Synthèse organique (synthèse du paracétamol Enseignement de spécialité Thème Titre de l’exercice Thème 1: l’eau S1 Dureté d’une eau Thème 2 : son et musique S2 Son et musique - Les instruments de musique Présentation des exercices pour l’épreuve orale du Baccalauréat S Nom du fichier : en rapport avec la partie du programme traité et le sujet : Partie du programme : Nom: OBSERVER - Ondes et m: e - Ondes et particules 11 sujet OBSERVER - Ondes et m e - Caractéristiques et propriétés des ondes 12 sujet OBSERVER - Ondes et matière - Analyse spectrale 13 sujet COMPRENDRE - Lois et modèles - Temps, mouvement et évolution 21 sujet COMPRENDRE - Lois et modèles - Structure et transformation de la matière 22 sujet COMPRENDRE - Lois et modèles - Énergie, matière et rayonnement 23 sujet AGIR - Défis du XXIème siècle - Économiser les ressources et respecter l’environnement 31 sujet AGIR - Défis du XXIème siècle - Synthétiser des molécules, fabriquer de nouveaux matériaux 32 sujet AGIR - Défis du XXIème siècle - Transmettre et stocker de l'information 33 sujet AGIR - Défis du XXIème siècle - Créer et innover 34 sujet L'eau S1 sujet Son et musique S2 sujet Matériaux S3 sujet Exemples : en enseignement spécifique : 13 Spectres IR, et en spécialité (S) : S1 pile à combustible Le cadre suivant se présente en deux pages : Page 1 : présentation de l’exercice à l’intention du professeur examinateur ; Page 2 : fiche destinée à l’élève. Remarque : l’examinateur doit choisir deux exercices pour proposer un sujet à l'oral. Fiche à l'intention du professeur examinateur Nom du fichier Titre de l’exercice Partie du programme Notions et contenus Calculatrice Questions posées Réponses possibles Compétences disciplinaires exigibles Compétences transversales Evaluation : Fiche destinée au candidat Titre de l’exercice Documents proposés : Questions posées : Détermination expérimentale de la longueur d’onde d’un laser Documents proposés : Un technicien de laboratoire cherche à déterminer la longueur d’onde À d'émission d’un laser produisant une lumière verte. Le LASER est placé devant une fente de largeur a. Cette fente se situe à une distance D d’un écran. Il choisit une fente de largeur a= 160 + 2 pm et fixe la distance fente-écran à D= 3,00 + 0,01 m. Après une recherche sur le net, il trouve que l’écart angulaire 8 (entre le centre de la tache lumineuse centrale et À le centre de la première extinction) est donné par l'expression suivante : Ê = — et qu'il caractérise le phénomène a observé. Il est précisé que les angles sont petits, ainsi on assimile tan0 à 6. Dans un souci de précision, il remplace l’écran par une barrette CCD constituée de photodiodes toujours placé à la même distance D de la fente. Cette barrette est reliée à un logiciel de traitement du signal, on obtient l'enregistrement ci dessous. Intensité lumineuse -2.00 cm " -1,00em 0 1.00 em Z0Dem Source ostralo.net Questions posées : Indiquer quelle est la propriété des ondes mise en évidence ici. Faire un schéma bien légendé de la situation étudiée en faisant apparaitre les grandeurs a, D, Let 6. Expliquer la démarche suivie pour déterminer la longueur d'onde de ce laser. Déterminer la valeur de la longueur d’onde de ce laser et comparer à la valeur donnée par le constructeur À = 540 nm à 2% prés. Comment modifier le dispositif expérimental pour améliorer la précision de la mesure ? BwNREe un Nom du fichier 12 Propagation d’une onde Titre de l’exercice Propagation d’une onde Partie du programme OBSERVER - Ondes et matière - Caractéristiques et propriétés des ondes Notions et contenus Caractéristiques des ondes - Ondes progressives périodiques, ondes sinusoïdales. Propriétés des ondes - Diffraction Calculatrice NON autorisée (calculs simples) Questions posées Réponses possibles 1. Définir pour une onde progressive sinusoïdale : la fréquence, la période et la longueur d'onde. Définitions : fréquence, période et longueur d'onde APP =2 points 2. Mesurer le plus précisément possible la valeur de la longueur d’onde sur le document n°1 et en déduire la vitesse de propagation de l’onde. 6À=30 x 5 = 150 mm donc À = 150 /6 =25 mm V=Af=25 x 10° x 20= 0,50 m.s* ANA = 1 point REA =3 points 3. Comment appelle-t-on le phénomène visible à la surface de l’eau sur le document n°2, et celui observé sur l’écran de l’expérience du document n°3 ? Que peut-on en déduire sur la nature de la lumière ? Indiquer un paramètre qui a une influence sur l'importance du phénomène observé. Phénomène de diffraction Cette observation confirme la nature ondulatoire de la lumière. Un paramètre influant : longueur d’onde ou largeur de l'ouverture APP =2 points 4. Rappeler la relation entre l’angle 6 et la largeur a, indiqués sur le schéma du document n°3. Décrire les observations réalisées sur l’écran lorsqu'on agrandit la fente placée devant le faisceau laser. Relation : 8=À/a Si la fente est plus large (a plus grand) alors le phénomène est moins important (@ plus petit) et la tache centrale observée sur l’écran est plus petite et inversement. ANA =2 points Compétences disciplinaires exigibles Définir, pour une onde progressive sinusoïdale, la période, la fréquence et la longueur d'onde. Connaître et exploiter la relation entre la période ou la fréquence, la longueur d’onde et la célérité. Savoir que l’importance du phénomène de diffraction est liée au rapport de la longueur d’onde aux dimensions de l’ouverture ou de l’obstacle. Connaître et exploiter la relation 9= 4/a. Compétences transversales Extraire l'information utile sur des supports variés Identifier les paramètres qui influencent un phénomène Effectuer des calculs simples Rédiger une réponse Evaluation : 1. S'APPROPRIER : mobiliser ses connaissances : définitions, formules — extraire l’information 2. ANALYSER : exploiter ses connaissances - 3. REALISER : effectuer des calculs Attribution de la note (sur 10 points) : Compétences APP ANA REA Questions 1-3 2-4 2 Barème /4 13 13 Note attribuée Propagation d’une onde Document n°1 : échelle 1/5°"° Photographie de la surface de l’eau d’une cuve à ondes mise en mouvement par un vibreur dont la fréquence est de 20 Hz. Photo réalisée par l'auteur du document Document n°2 : Photographie de la surface de la mer prise à la verticale d’une côte découpée. Document n°3 : . tache ecran Schéma d’une expérience au laboratoire : faisceau centrale Le laser émet une lumière de 633 nm laser = La distance D vaut 1,70 m La figure observée sur l’écran est la suivante : échelle % largeur a LT Eee ES Lee ce tel (ES fente première" | extinction ! première extinction / ! D ! 1 Es Schémas : Nathan, collection Sirius, TermS 2012, tome 1, p.79 Questions posées : 1. Définir pour une onde progressive sinusoïdale : la fréquence, la période et la longueur d’onde. 2. Mesurer le plus précisément possible la valeur de la longueur d’onde sur le document n°1 et en déduire la vitesse de propagation de l’onde. 3. Comment appelle-t-on le phénomène visible à la surface de l’eau sur le document n°2, et celui observé sur l'écran de l’expérience du document n°3 ? Que peut-on en déduire sur la nature de la lumière ? Indiquer un paramètre qui a une influence sur l’importance du phénomène observé. 4. Rappeler la relation entre l’angle 6 et la largeur a, indiqués sur le schéma du document n°3. Décrire les observations réalisées sur l’écran lorsqu'on agrandit la fente placée devant le faisceau laser. Sons musicaux Les documents suivants représentent trois enregistrements sonores et leur analyse spectrale. Le niveau sonore pour la guitare est de 67,3 dB Ê L'intensité sonore produite par la flute est de 3,7x10° W.m?. “ 2: Les Données : i ° Définition d’un son pur : un son est dit « pur » si son «l enregistrement est un signal sinusoïdal. Défi n du niveau sonore : Space Le niveau d'intensité sonore L (pour Level en anglais) ou simplement Le niveau sonore, est lié à l'intensité sonore I par la relation: L Jen W:m2 s I | Isintensité sonore de référence, L L=10log 7 | 51072 W-me «: Len décibel (dB) Ê Vitesse du son dans l’air : v = 3,40 x 10° m.s! (à 20°C). # € ve Sheet Space 4 ge pp d so Enregistrements et analyse spectrale réalisés par l'auteur de l'exercice Questions : Déterminer de deux façons différentes la fréquence du son produit par le diapason. Quelle est la longueur d’onde du son produit par le diapason lorsqu'il se propage dans l’air ? Parmi les sons enregistrés, lequel est un son pur ? Quelle particularité présente son spectre ? Deux sons correspondent à la même hauteur musicale, dire lesquels et justifier pourquoi. Quelle serait la valeur du niveau sonore perçu par le sonomètre placé devant la flute ? nEWRR Nom du fichier 12 Vitesse d’un véhicule et effet Doppler. Titre de l’exercice Doppler. Détermination de la vitesse d’un véhicule par effet Partie du programme OBSERVER - Ondes et matière - Caractéristiques et propriétés des ondes Notions et contenus Analyse spectrale d’un son Effet Doppler Longueur d'onde et fréquence d’un son Calculatrice Autorisée Questions posées Réponses possibles 1- Sur le dessin du document 3, on voit que la longueur d'onde de l’onde sonore perçue : - est plus grande que la longueur d’onde de l’onde émise : [ quand la voiture s'approche [ quand la voiture s'éloigne - est plus petite que la longueur d’onde de l’onde émise : [ quand la voiture s'approche [ quand la voiture s'éloigne On en déduit que la fréquence de l’onde sonore perçue - est plus grande que la fréquence émise : [ quand la voiture s'approche [ quand la voiture s'éloigne - est plus petite que la fréquence émise : [ quand la voiture s'approche [ quand la voiture s'éloigne 1- Sur le dessin du document 3, on voit que la longueur d'onde de l’onde sonore perçue : - est plus grande que la longueur d’onde de l’onde émise : [ quandla voiture s'approche M quand la voiture s'éloigne - est plus petite que la longueur d'onde de l’onde émise : M quand la voiture s'approche [ quand la voiture s'éloigne On en déduit que la fréquence de l’onde sonore perçue - est plus grande que la fréquence émise : M quand la voiture s'approche [ quand la voiture s'éloigne - est plus petite que la fréquence émise : [ quand la voiture s'approche M quand la voiture s'éloigne 2- A l’aide des documents, déterminer si la voiture s'approche ou s'éloigne du témoin resté sur le bord de la route et à quelle vitesse (vous donnerez la vitesse en km.h”). Justifier vos réponses. La fréquence du son émis, fe, est déterminée grâce au document 1 (Dans le référentiel du marié, la voiture est immobile) : Pour l’harmonique de rang 5, la fréquence est de 2200 Hz, soit f. = 2200 /5 = 440 Hz La fréquence perçue est déterminée grâce au document 2 (émetteur en mouvement par rapport au témoin) : Pour l’harmonique de rang 6, la fréquence est de 2600 Hz, soit f,= 2600 /6 = 433 Hz La fréquence perçue est plus petite que la fréquence émise donc la voiture s'éloigne. La vitesse d’éloignement est : v=cx|f/f,-1]= 340 x |440/433 -1] =5,50 m.s* = 19,8 km.h” Compétences disciplinaires exigibles Connaître et exploiter la relation entre la fréquence et la longueur d'onde. (Réaliser) l'analyse spectrale d'un son musical et l'exploiter pour en caractériser la hauteur. Exploiter l'expression du décalage Doppler de la fréquence dans le cas des faibles vitesses. Compétences transversales Extraire et exploiter l’information utile de documents Mobiliser ses connaissances Effectuer un calcul simple Communiquer Evaluation : proposition d'évaluation par compétences Les compétences essentiellement évaluées dans cet exercice sont les compétences ANALYSER et REALISER. Attribution de la note pour la compétence ANALYSER (sur 5 points) : Niveau A B € D Note attribuée 5 3ou4 1ou2 0 Niveau A si l'élève arrive seul ou avec une aide très limitée du professeur (difficultés ou erreurs identifiées par l’élève), à : Question 1 : - Identifier sur le doc 3 la longueur d'onde perçue par l’observateur A et celle perçue par l’observateur B. - Observer que, sur le dessin du document 3, la longueur d'onde perçue par A est plus petite que la longueur d'onde du son perçu par B : Ainsi la longueur d’onde du son perçu est plus petite que celle du son émis quand la voiture s'approche de l'observateur et plus grande quand elle s'éloigne. - En déduire que la fréquence augmente quand la longueur d'onde À diminue et vice versa (utilisation qualitative de la relation f=c/A) Question 2 : - Identifier que le marié est l’observateur immobile par rapport à l'émetteur et que le témoin est l’observateur en mouvement relatif par rapport à l'émetteur. Les 4 tâches ci-dessus peuvent constituer des aides partielles. Niveau B si le professeur intervient concernant des difficultés ou erreurs non identifiées par le candidat, sous forme d’une question ouverte, ou en apportant une des 3 aides précédentes, et si l’élève arrive à résoudre l’exercice eau C si deux aides sont apportées par le professeur, et si l'élève arrive à résoudre l'exercice Niveau D si le candidat a été incapable de réaliser la tâche demandée, malgré les éléments de réponse du professeur. Attribution de la note pour la compétence REALISER (sur 5 points) : question 2 Niveau A B € D Note attribuée 5 3ou4 1ou2 0 Niveau A si l'élève arrive seul ou avec une aide très limitée du professeur (difficultés ou erreurs identifiées par l’élève), à : - Déterminer les fréquences du son émis et du son perçu à partir de leur spectre en fréquence : © savoir que la fréquence du son est égale à la fréquence du fondamental o mesurer la fréquence d’une harmonique de rang supérieur afin d'augmenter la précision de la mesure et savoir que f,=nxf.. - Déterminer si la voiture s'éloigne ou s'approche de l’observateur immobile dans le référentiel terrestre (témoin) - Extraire du document 3, la formule donnant la vitesse v de la source de l’onde et la vitesse c de l’onde afin d'effectuer le calcul de la vitesse de la voiture. - _ Exprimer le résultat avec les unités du système international puis faire la conversion. Les 5 tâches ci-dessus peuvent constituer des aides partielles. (voir d’autres exemples d'aides en fin de document) Niveau B si le professeur intervient concernant des difficultés ou erreurs non identifiées par le candidat, sous forme d’une question ouverte, ou en apportant une des 3 aides précédentes, et si l’élève arrive à résoudre l’exercice Niveau C si deux aides sont apportées par le professeur, et si l’élève arrive à résoudre l’exercice 1- Sur le dessin du document 3, on voit que la longueur d’onde de l’onde sonore perçue : - est plus grande que la longueur d'onde de - est plus petite que la longueur d'onde de l’onde émise : l'onde émise : [ quand la voiture s'approche [ quand la voiture s'approche [ quand la voiture s'éloigne [ quand la voiture s'éloigne On en déduit que la fréquence de l’onde sonore perçue : - est plus grande que la fréquence émise : - est plus petite que la fréquence émise : [ quand la voiture s'approche [ quandla voiture s'approche [ quand la voiture s'éloigne [ quand la voiture s'éloigne 2- A l’aide des documents, déterminer si la voiture s’approche ou s'éloigne du témoin resté sur le bord de la route et à quelle vitesse (vous donnerez la vitesse en km.h). Justifier vos réponses. Question 1 : Réponse partielle : Le professeur fait figurer sur le dessin du doc 3 la longueur d’onde du son perçu par l'observateur A et celle perçue par l’observateur B. Question 2 : Exemple de questions ouvertes : - Dans le référentiel du marié, la voiture est-elle immobile ou en mouvement ? Enregistre-t-il le son de fréquence f.ou f, ? Dans le référentiel du témoin, la voiture est-elle immobile ou en mouvement ? Enregistre-t-il le son de fréquence f.ou f, ? - Déterminer la fréquence du son (=fréquence du fondamentale) dans le référentiel du marié puis celle du son enregistré par le témoin. Comment procéder pour effectuer des mesures précises ? - Dans le spectre en fréquence d’un son, l’harmonique de rang n a une fréquence f, telle que : f,=nxf; (f: étant la fréquence du fondamental) Réponses partielles : - Le professeur donne les fréquences perçues et émises afin que le candidat puisse continuer et être évaluer sur le reste de la question. CORRECTION 1- Sur le document 4, on voit que la longueur d’onde de l’onde sonore perçue : - est plus grande que la longueur d'onde de - est plus petite que la longueur d'onde de l’onde émise : l'onde émise : [ quand la voiture s'approche M quand la voiture s'approche M quand la voiture s'éloigne [ quand la voiture s'éloigne On en déduit que la fréquence de l’onde sonore perçue : - est plus grande que la fréquence émise : M quand la voiture s'approche [ quand la voiture s'éloigne - est plus petite que la fréquence émise : [ quand la voiture s'approche M quand la voiture s'éloigne 2- A l’aide des documents, déterminer si la voiture s’approche ou s'éloigne du témoin resté sur le bord de la route et à quelle vitesse (vous donnerez la vitesse en km.h). Justifier vos réponses. La fréquence du son émis, fe, est déterminée grâce au document 1 (Dans le référentiel du marié, la voiture est immobile) : Pour l’harmonique de rang 5, la fréquence est de 2200 Hz, soit f,= 2200 /5 = 440 Hz La fréquence perçue est déterminée grâce au document 2 (émetteur en mouvement par rapport au témoin) : Pour l’harmonique de rang 6, la fréquence est de 2600 Hz, soit f, = 2600 /6 = 433 Hz La fréquence perçue est plus petite que la fréquence émise donc la voiture s'éloigne. La vitesse d’éloignement est : v=cx|f/f,-1] =340 x |440/433 -1] =5,50 m.s” = 19,8 km.h° Spectres infrarouges Un étudiant maladroit a mélangé les 4 étiquettes de 4 flacons de produit notés À, B, C et D. Il dispose des spectres Infrarouge de ces produits et il doit remettre les étiquettes en place. Les 4 étiquettes sont : Etiquette 1 : hexane Etiquette 2 : hexanal Etiquette 3 : hexan-1-ol Etiquette 4 : acide hexanoique Votre mission est d’aider l'étudiant à remettre les étiquettes sur les flacons correspondants. Les réponses doivent être argumentées. D'après une activité de l’académie de Toulouse Document 1 : Spectres FLACON A FLACON S TZ < Ë Ë à 5 £ ë ë Ê 3000 2000 1000 Fe, a " 1990 Wavenumber (£m-1) REEREMeET Cr FLaçONC Faeon La RTS FF LT 7 ar ! PUY / Î : nn ni | LT | j a . $, À & Ë 087 fe \ | # ES C8 ! 5 | 3 | ÿ [ £ t Ë os 1 OV) € | ë : | | 5 cé6f i Ë Ë 3 04- | E { # _ | & cat h É 02 ‘ è LU cz} | 1 00 2uuu 100U 38ça 2000 100€ Wavenumber (:m-1} Wavenumber (cm-1} Document 2 : Table de nombre d’ondes = Table spectroscopique IR simplifiée (classement par nombre d’onde) : liaison nombre d'onde (cm7) intensité OH alcool Mhre 3380-3670 F: line O-H alcool lié 3200-3400 F:large N-IT amine 5100-3500 m NH amide 3100-3500 F CuF 3000-3100 mn Car 2800-3000 F CII aldéhyde 2750-2900 m O-H acide carboxylique 2500-3200 Fam: large CO ester 1700-1740 F C=0 amide 1650-1740 CO aldéyde et céione 1650-1730 F C=0 acide 1680-1710 F NL amine ou amide 1560-1640 Toum Nom du fichier 21COMP-Mouvement Titre de l'exercice Le lancer de basket Partie du programme COMPRENDRE - Lois et modèles - Temps, mouvement et évolution Notions et contenus 2°% loi de Newton, Caractéristiques du vecteur accélération, Analyse de graphes Calculatrice NON autorisée Questions posées Réponses possibles 1 - Schématiser, la situation correspondant au tir de Tony Parker à l'instant où le ballon quitte sa main. | 1-Schéma Vous placerez le ballon, le panier, le repère d’étude et le vecteur vitesse initiale (Le schéma ne sera pas à l'échelle). Dessiner alors la trajectoire que va suivre le ballon au cours de son mouvement. : : : 3 - Le shoot correspond à la série 3. 2 - On négligera l’action de l’air sur le ballon. En faisant un bilan des forces appliquées au ballon, donner les composantes du vecteur accélération du centre d'inertie du ballon au cours de son mouvement vers le panier. 3 - En comparant les trois séries de graphes données permettant de visualiser l’évolution des accélérations, des vitesses et des positions du ballon sur les axes Ox et Oy en fonction du temps, retrouver celui correspondant au shoot de Tony Parker Vous justifierez pourquoi vous éliminez telle ou telle série et vous expliquerez votre choix de bonne réponse. Compétences disciplinaires exigibles Connaître et exploiter les trois lois de Newton ; les mettre en œuvre pour étudier des mouvements dans le champ de pesanteur uniforme. Compétences transversales : Rechercher, extraire et organiser l’information utile Schématiser Mobiliser ses connaissances Avoir un esprit critique Evaluation : proposition d'évaluation par compétences Les compétences S’APPROPRIER, REALISER et VALIDER sont évaluées dans cet exercice. Compétences S'APPROPRIER et REALISER (évaluées ensemble) Niveau A si l'élève arrive seul ou avec une aide très limitée du professeur (difficultés ou erreurs identifiées par l'élève). L'élève doit être capable : - d'extraire les informations indispensables, - de schématiser la situation, Les 2 tâches ci-dessus peuvent constituer des aides partielles. Niveau B si le professeur intervient concernant des difficultés ou erreurs non identifiées par le candidat, sous forme d’une question ouverte, ou en apportant une des aides précédentes, et si l’élève arrive à résoudre l’exercice Niveau C si deux aides sont apportées par le professeur, et si l’élève arrive à résoudre l’exercice Niveau D si le candidat a été incapable de réaliser la tâche demandée, malgré les éléments de réponse du professeur. Attribution de la note pour les compétences S'APPROPRIER et REALISER (sur 5 points) : Niveau A B € Note attribuée 5 3ou4 1ou2 Compétence VALIDER Niveau A si l'élève arrive seul ou avec une aide très limitée du professeur (difficultés ou erreurs identifiées par l'élève). L'élève doit être capable de : - connaître la 2éme loi de Newton, - appliquer cette loi, - trouver les caractéristiques du vecteur accélération, - analyser les graphes pour retrouver ceux de la situation étudiée., Niveau B si le professeur intervient concernant des difficultés ou erreurs non identifiées par le candidat, sou forme d’une question ouverte, ou en apportant une des aides ci-dessous, et si l’élève arrive à résoudre l'exercice Niveau C si deux aides sont apportées par le professeur, et si l’élève arrive à résoudre l’exercice Niveau D si le candidat a été incapable de réaliser la tâche demandée, malgré les éléments de réponse du professeur. Aide partielles : Le poids est la seule force agissant sur le ballon. Donner l'expression de la 2°" loi de Newton + + a =8 Pour retrouver la bonne série de graphes, il faut utiliser les conditions initiales. Attribution de la note pour la compétence VALIDER (sur 5 points) : Niveau A B € D Note attribuée 5 3ou4 1ou2 0 TOTAL sur 10 points : Le lancer de basket Le tir de Tony Parker (joueur de basket des Spurs de San Antonio en NBA aux Etats Unis) : Tony Parker, à 7,50 m du panier dont la hauteur est 2,90 m, tient le ballon verticalement au dessus de sa tête. Le centre d'inertie du ballon est alors à 2,40 m du sol. Il saute en extension verticalement et « shoote ». La hauteur de son saut est de 40 cm par rapport au sol. Le ballon quitte alors sa main avec une vitesse initiale de 7 ms, inclinée d’un angle & égal à 55° par rapport à l’horizontale. Le mouvement du ballon est étudié dans un repère d’origine O, placé au niveau du sol et à la verticale du centre d’inertie du ballon quand il quitte la main. L’axe Ox est horizontal dirigé vers le panier et l’axe Oy vertical vers le haut. 1 - Schématiser, la situation correspondant au tir de Tony Parker à l'instant où le ballon quitte sa main. Vous placerez le ballon, le panier, le repère d'étude et le vecteur vitesse initiale (Le schéma ne sera pas à l’échelle). Dessiner alors la trajectoire que va suivre le ballon au cours de son mouvement. 2 - On négligera l’action de l’air sur le ballon. En faisant un bilan des forces appliquées au ballon, donner les composantes du vecteur accélération du centre d’inertie du ballon au cours de son mouvement vers le panier. 3 - En comparant les trois séries de graphes données permettant de visualiser l’évolution des accélérations, des vitesses et des positions du ballon sur les axes Ox et Oy en fonction du temps, retrouver celui correspondant au shoot de Tony Parker. Vous justifierez pourquoi vous éliminez telle ou telle série et vous expliquerez votre choix de bonne réponse. Formations lycée, voie générale Académie de Nantes i CH h Etape © | ee” Î + 4 LS ; H H H H CH, e Cas H Etape D | ZE [IN c—c Î H=ÔÜ-H —+ # “ HO HH 4 H 4 k H Î 3 ZEN CHs H Cas H C c” Ve C Etape sn IN ss ZUOIN +Hf o HH HIQ H H J'EN | H H 3. On attend la formation d’un alcool et la disparition de la liaison C=C, donc doit apparaitre sur le spectre les bandes vers 3340 cm’ (liaison OH) et vers 1100 cm *(C-O). Par contre doit disparaitre les bandes à 3080 cm (la liaison =CH) et vers 1640 cm (la liaison C=C) pour l’alcène. C’est bien ce que l’on constate sur le spectre du produit. in \ À | in 160 ES aout On peut donc dire que la réaction conduit bien à un alcool puisque l’on retrouve les bandes qui caractérisent cette fonction. VAL=3 Compétences disciplinaires exigibles Reconnaître le groupe caractéristique alcool Distinguer une modification de chaîne d’une modification de groupe caractéristique. Déterminer la catégorie d’une réaction (substitution, addition, élimination) à partir de l’examen de la nature des réactifs et des produits. Déterminer la polarisation des liaisons en lien avec l’électronégativité (table fournie). Identifier un site donneur, un site accepteur de doublet d'électrons. Pour une ou plusieurs étapes d’un mécanisme réactionnel donné, relier par une flèche courbe les sites donneur et accepteur en vue d’expliquer la formation ou la rupture de liaisons. Exploiter un spectre IR pour déterminer des groupes caractéristiques à l’aide de tables de données Compétences transversales Rechercher, extraire et organiser l'information utile Mobiliser ses connaissances Formations lycée, voie générale Académie de Nantes Communiquer (à écrit et à l’oral avec le vocabulaire adapté) Evaluation : 7. S'APPROPRIER : mobiliser ses connaissances : définitions, extraire l'information 8. ANALYSER. exploiter ses connaissances 9. VALIDER : interpréter et valider une information Attribution de la note (sur 10 points) : Compétences APP ANA VAL Questions la-1b-1c 2 2 Barème 13 14 13 Note attribuée Autour de l’hydratation d’un alcène. L'hydratation en milieu acide SA Le TSPUERO NT Produit À milieu acide OH LES) : _ C: Etape © CH CH, LUN . 2Hs Se” c£c +. H® — 8 x n H H H HH CHs / C2Hs H C— c—c Etape À JÉ IN _ —0— ————— f x H HH + H—O—H H d | H FN H H C2Hs H e f Ye ce H-C—c — Etape Q VOIX —— ZVOIN +H* oœ H H HO H H Fax l H H H Document 2£ Atome c N Q cl Br ! H Electronégativité (Echelle de Pauling) 2,5 3,0 3,5 3,2 3,0 2,7 2,2 Formations lycée, voie générale Académie de Nantes Questions posées : 1. Autour de l'équation de la réaction a) Nommer le groupe caractéristique présent sur le produit formé. À quelle famille appartient-il ? b) Nommer le réactif et le produit noté À. c) Dans quelle catégorie de réaction se situe cette hydratation. Quelle en est l'avantage du point de vue de la synthèse ? 2. Etude du mécanisme réactionnel : On donne les trois étapes du mécanisme de la réaction. A partir de l’analyse des documents fournis et de vos connaissances, expliquer les deux premières étapes de ce mécanisme. Au regard étape © et ® que peut-on dire de l’espèce H' ? Consignes : Votre analyse s’appuiera sur le document 1 que vous compléterez : en justifiant le sens de la flèche indiquée dans la première étape, en schématisant par une flèche courbe ce qui se produit lors de la deuxième étape ° Votre communication (écrite et orale) devra être claire et argumentée. A partir de l’analyse des spectres IR du réactif et du produit A formé, pouvez-vous valider la formation du produit A? 3. : Spectre IR de l’alcéne (transmittance en fonction du nombre d'onde) tar css rs J L 1 En ac Do. daenuroeEne : Spectre IR du produit A formé (transmittance en fonction du nombre d'onde) | ! A7 10 , 2 0 exe in 10 Es MAO 1 Tableau1 : Spectroscopie infrarouge Extrait de la table des nombres d'ondes des vibrations Formations lycée, voie générale Académie de Nantes Compétences disciplinaires exi; Justifier le choix de technique de synthèse Identifier des produits à l’aide de spectres et de table fournis Extraire et exploiter des informations pour mettre en évidence le caractère sélectif ou non d’une réaction Déterminer la catégorie d’une réaction (substitution, addition, élimination) à partir de l’examen de la nature des réactifs et des produits. Compétences transversales Mobiliser ses connaissances Extraire l'information utile sur des supports variés Organiser et exploiter ses connaissances ou les informations extraites Evaluation : 10. S'APPROPRIER : mobiliser ses connaissances : définitions, extraire l'information 11. ANALYSER : exploiter ses connaissances 12. VALIDER : valider ou infirmer une information Attribution de la note (sur 10 points) : Compétences APP ANA VAL Questions 1-5 1-2-4-5 3 Barème /2 EE 13 Note attribuée Formations lycée, voie générale Académie de Nantes Synthèse du paracétamol -— _ mg 7 Le paracétamol est le principe actif de nombreux médicaments antalgiques, dont ee À æ " EF | le rôle est d’atténuer la douleur. Au laboratoire, il peut être synthétisé à partir du D en 4-aminophénol, en seulement deux heures. € = Document 1 : protocole de synthèse du paracétamol. {conseilsveterinaire.com) H —+ N I I î 7 T ü Z ho ( + arrivée d'eau 4-aminophénol Molécule A {wikipedia.org) ==> ) {wikipedia.org) rl EE lo {sujet métropole 2007) Anhydride acétique Molécule B {faidherbe.org) {wikipedia.org) Les réactifs Chauffage à reflux Les deux produits susceptibles de se former en plus de l'acide acétique Dans un ballon tricol de 250 mL, introduire 10g de 4-aminophénol. En agitant, ajouter 12 mL d’anhydride acétique et porter le mélange à reflux pendant 30 minutes. Ajouter 30 mL d’eau puis laisser refroidir. Le mélange réactionnel obtenu est un mélange hétérogène. Document 2 : Données Le paracétamol est très peu soluble dans l’eau à froid mais il est soluble dans l’éthanol et dans l’acétone. Document 3 : Spectre IR du produit de 100 +- obtenu synthèse {annabac.com) 80 - 60: 40 + 20- o (cm!) 0 T + T T æ 4 000 3 000 2 000 1 500 1 000 500 Formations lycée, voie générale Académie de Nantes Document 4 : Table IR Liaison Nombre d’onde Forme de la Liaison Nombre d’onde Forme de la (cm) bande (cm) bande C=0 (acide 1700-1725 intense C-—H (alcane) 2850-2970 moyenne carboxylique) C=0 (amide) 1650-1700 intense C-—H (alcène) 3030-3100 moyenne O-H (alcool) 3590-3650 moyenne et fine | C=0 (aldéhyde, 1700-1740 intense libre cétone, acide carboxylique) O-H (alcool) lié | 3200-3600 intense/moyenn | C=0 (ester) 1735-1750 intense e large Questions : 1- Sous quelle forme obtient-on le paracétamol après chauffage et refroidissement du mélange final ? 2- Schématiser un montage permettant de récupérer le paracétamol. Justifier ce choix. 3- A l’aide du spectre IR fourni, donner un argument permettant d'associer une molécule au paracétamol et un argument permettant d'éliminer l’autre ? 4- Au cours de cette synthèse, l’anhydride éthanoïque est-il chimiosélectif ? 5- Expliquer pourquoi cette réaction de synthèse est une substitution. Formations lycée, voie générale Académie de Nantes Dureté d’une eau Questions : On dispose d’une bouteille d’eau du commerce dont l’étiquette a été décollée. En vous aidant des différents documents, dire - s’il s’agit d’une eau douce ou dure - laquelle des deux eaux proposées (Arline ou Évian) est la plus probable Les réponses doivent être argumentées. Vous effectuerez notamment les calculs nécessaires afin de mener une étude comparative des deux eaux. Document 1 : 2 , : : 2 a 2 La dureté de l’eau est surtout due aux ions calcium Ca”* et magnésium Mg” Selon les régions et sources, l’eau est très douce, douce, moyennement douce, dure ou très dure. La dureté de l’eau est classifiée en degrés français. La dureté s'exprime en mg/L de CaCO,; ou en degré français (symbole °f ) Un degré français (1 °f) correspond à 0,10 mol/ m, En pratique pour calculer la dureté d’une eau, on additionne la dureté calcique (due aux ions calcium) et la dureté magnésique (celle due aux ions magnésium) soit 4,0 mg de calcium par litre d’eau. ou 2,4 mg de magnésium par litre d’eau. EAU f Le calcaire ou tartre se dépose dès qu'une eau dure est chauffée D'après le site www.eauconforthabitat.com Document 2 : Voici les étiquettes de deux eaux du commerce Car NTt en Minéralisation caractéristique en mg/litre: Bicarbonates 357 Calcium 78 Magnésium. 24 | Sulfates Sodium 5 | Chlorures Potassium 1 | Nitrates Silice : 13,5 10 45 3,8 Résidu sec à 180°C : 309 mg - pH = 7,2 Eau D’ÉVIAN Formations lycée, voie générale Eau de source ARLINE Académie de Nantes Document 3 :_ Test de dureté de l’eau avec une bandelette « Aquadur » Afin d'effectuer le test de dureté - tremper la bandelette dans l’eau durant 1 $ - attendre 1 min et comparer avec l'échelle de teintes Bandelette avant le test Bandelette obtenue avec l’eau testée Formations lycée, voie générale Académie de Nantes Nom du fichier S2 Son et musique Titre de l'exercice Les instruments de musique Partie du programme Son et musique Notions et contenus Acoustique musicale ; gammes ; harmonies. Traitement du son. Calculatrice Autorisée Questions posées Réponses possibles Sons de même hauteur ? Hauteur liée à la fréquence du son, qui est l'inverse de la période : si période du signal identique, hauteur identique (sons 1 et 3) Sons de même timbre ? Timbre lié à l'amplitude de la fondamentale et des différentes harmoniques, ce qui se traduit par des signaux de formes différentes pour des sons de timbres différents. Sons séparés d'une octave La fréquence de la fondamentale du son 1 est à 130 Hz, celle du son 2 à 260 Hz = 2 x 130 Hz Compétences disciplinaires exigibles Exploiter et analyser des documents. Réaliser l'analyse spectrale d'un son musical et l'exploiter pour en caractériser la hauteur et le timbre (enseignement spécifique) Acoustique musicale ; gammes ; harmonies (enseignement de spécialité) Compétences transversales Rechercher, extraire et organiser l'information utile Mobiliser ses connaissances Exploiter des documents Communiquer Evaluation : proposition d'évaluation par compétences Les compétences essentiellement évaluées dans cet exercice sont les compétences S'APPROPRIER et ANALYSER Niveau À si l'élève arrive seul ou avec une aide très limitée du professeur (difficultés ou erreurs identifiées par l'élève), à : -__ Mesurer les périodes et calculer les fréquences - _ Caractériser la hauteur et le timbre d'un son - Calculer le rapport de fréquences Les 3 tâches ci-dessus peuvent constituer des aides partielles. Niveau B si le professeur intervient concernant des difficultés ou erreurs non identifiées par le candidat, sous forme d'une question ouverte, ou en apportant une des 3 aides précédentes, et si l'élève arrive à résoudre l'exercice Niveau C si deux aides sont apportées par le professeur, et si l'élève arrive à résoudre l'exercice Niveau D si le candidat a été incapable de réaliser la tâche demandée, malgré les éléments de réponse du professeur. Attribution de la note pour la compétence S'APPROPRIER (sur 5 points) : Niveau A B c D Note attribuée 5 3ou4 1 ou 2 0 Attribution de la note pour la compétence ANALYSER (sur 5 points) : [ Niveau I A | B Ï a D