Chimie – travaux pratiques sur l’influence des conditions initiales sur le comportement d’un système, Exercices de Biochimie et Instrumentation
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Melissa_s24 April 2014

Chimie – travaux pratiques sur l’influence des conditions initiales sur le comportement d’un système, Exercices de Biochimie et Instrumentation

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Chimie – travaux pratiques sur l’influence des conditions initiales sur le comportement d’un système. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Un système physique, Nouvelle flèche H1, Nouvelle portée D1, Un systè...
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DE L’INFLUENCE DES CONDITIONS INITIALES SUR LE COMPORTEMENT D'UN SYSTEME

11/2003 Nouvelle Calédonie Calculatrice interdite

EXERCICE III .DE L’INFLUENCE DES CONDITIONS INITIALES SUR LE

COMPORTEMENT D’UN SYSTÈME (5,5 pts)

Partie 1 : Un système physique

Pendant son entraînement, un golfeur cherche à envoyer directement la balle dans le trou se

trouvant sur le green. Pour cela, il doit faire passer la balle au dessus d'un petit plan d'eau

se trouvant entre lui et le green (voir figure 1). On néglige tout mouvement de rotation de la

balle sur elle-même.

Il fait varier séparément des caractéristiques du vecteur vitesse initiale de la balle.

Dans cette étude la vitesse atteinte par la balle étant faible, on considère comme

négligeables les frottements de l'air dans tout l'exercice. A l'aide de la deuxième loi de

Newton, dans le référentiel terrestre supposé galiléen, on peut établir les équations horaires

du mouvement de la balle ainsi que l'équation de sa trajectoire dans le repère (O, x, y).

On appelle portée du lancer la distance D atteinte par la balle lorsqu'elle retombe sur le sol

(sur le même plan horizontal que le point de départ) et flèche du lancer la hauteur maximale

H atteinte par la balle pour une abscisse égale à D/2 (voir figure 1).

On montre que leurs expressions respectives sont :

D = 2 0

2v .cos .sin

g

  et H =

2 0

v .sin ²

2g

1. Exprimer les coordonnées vox et voy vecteur vitesse initiale 0v dans le repère (O,x, y).

2. Exprimer la portée D et la flèche H en fonction de l'une ou des coordonnées du vecteur

vitesse initiale 0

v .

3. Le golfeur réussit son coup pour un vecteur vitesse initiale 0

v . Il rejoue maladroitement le

coup avec une vitesse initiale égale à 1

v (voir figure 2 de l'annexe). Exprimer les

nouvelles valeurs D1 et H1 de la portée et de la flèche en fonction de D et H.

Dessiner l'allure de la nouvelle trajectoire sur la figure 2 de l'annexe À RENDRE AVEC LA COPIE.

4. Il rejoue le coup avec une vitesse initiale égale à 2

v (voir figure 3 de l'annexe ).

Exprimer les nouvelles valeurs D2 et H2 de la portée et de la flèche en fonction de D et H.

Dessiner l'allure de la nouvelle trajectoire sur la figure 3 de l'annexe À RENDRE AVEC LA COPIE.

5. Il envoie la balle en conservant le même angle de tir  mais en frappant plus fort. Prévoir qualitativement (sans calcul) les conséquences sur la portée et la flèche de ce nouveau tir.

Partie 2 : Un système chimique

On réalise une pile avec les couples Ag+/Ag et Fe3+/Fe2+.

La constante d'équilibre associée à la réaction Ag+(aq) + Fe2+(aq) = Ag(s) + Fe3+(aq) a pour

valeur K= 3,2. On simplifiera les notations en écrivant X n+ (aq) sous la forme X n+.

1. Donner l'expression du quotient de réaction. 2. Dans la pile, les concentrations molaires initiales des ions dans les solutions aqueuses sont

[Ag+]i = [Fe2+]i = [Fe3+]i = 1,010-1 mol.L-1.

Calculer le quotient de réaction à l'état initial.

3. En déduire le sens d'évolution spontané de la réaction quand la pile fonctionne. 4. Quelle est la polarité de chaque électrode ? Justifier à partir des demi-équations. 5. On réalise une deuxième pile en modifiant les conditions initiales du système.

Les concentrations initiales sont désormais [Ag+]i = [Fe2+]i = 1,010-1 mol.L-1 et

[Fe3+]i = 1,010-2 mol.L-1.

La polarité de chaque électrode reste-t-elle la même ? Justifier.

Récepteur

pont électrolytique

électrode d'argent électrode de platine

inattaquable

Fe2+(aq) et Fe3+(aq) Ag+(aq)

Schéma de la pile

ANNEXE RELATIVE À L'EXERCICE III.

À RENDRE AVEC LA COPIE

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