Recueil de series 2nde S 2007 -2008

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Lycée Coumba Ndoffène Diouf Année scolaire : 2007-2008

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Cellule de sciences physiques Classes : 2^nde S₁S₂

MELANGES ET CORPS PURS

Exercice 1

Deux échantillons A et B d’une même substance sont prélevées et pesées. Les masses volumiques de A et de B sont respectivement 1kg.L^-1 et 1,2kg.L^-1. La substance étudiée est–elle un corps pur ou un mélange ?

Exercice 2

On considère deux mélanges (A) et (B) tels que :

(A) : sucre en poudre + haricots + huile + lessive + eau ;

(B) : sucre + sel + fer en poudre + argile.

Dire comment procéder pour séparer les constituants ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……Soyez concis et précis en classant les différentes étapes par ordre de priorité.

Exercice 3

1°) a°) Comment peut-on obtenir de l’eau limpide à partir d’une eau boueuse ?

b°) Comment peut-on obtenir de l’eau pure à partir de l’eau de mer ?

2°) Dans une expérience d’électrolyse de l’eau, on recueille ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……gaz au niveau des deux électrodes de l’électrolyseur.

Sur quelles électrodes sont recueillis ces gaz ?
Donner le volume de chacun des gaz recueillis.
Calculer la masse d’eau décomposée sachant que 1L de dihydrogène pèse 0.089g.

Exercice 4

Au cours de l’électrolyse d’une solution aqueuse de soude, ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……g de dioxygéne et 4g de dihydrogène.

Evaluer la masse du gaz recueilli au niveau de chaque électrode.
Calculer le volume de dioxygéne sachant que dans les conditions de l’expérience, une masse de 1,28g de dioxygéne occupe un volume de 1litre.
En déduire le volume de dihydrogène et la masse de l’unité de volume de ce gaz dans les conditions de l’expérience.

Exercice 5

Dans un eudiomètre on introduit 50cm³ de dihydrogène et 60cm³ de dioxygéne (volumes mesurés dans les mêmes conditions). Après passage de l’étincelle ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……conditions initiales, on demande :

La nature et le volume du gaz restant après formation de l’eau.
La masse d’eau formée sachant que 1L de dihydrogène a une masse de 0,089g.
La masse de dioxygéne utilisé et la masse de l’unité de volume de ce gaz.

Exercice 6

Une solution d’eau salée (S₀) de volume V₀ et de concentration C₀ = 15g.L^-1 est laissée à l’air libre pendant quelques temps. On obtient alors ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……C₁ = 16.7 g.L^-1. Par ailleurs, la vaporisation totale de la solution (S₀) donne 1667 L de vapeur d’eau dans les conditions de l’expérience.

2.1 Calculer le volume V₀ de la solution (S₀).

2.2 En déduire le volume V₁ de la solution (S₁).

2.3 On prélève 10 mL de la solution (S₀) dans ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……. On obtient ainsi une solution S₂. Calculer la concentration C₂ de cette solution.

Masses volumiques : eau liquide 1 kg.L^-1 ; vapeur d’eau : 0.6 g.L^-1.

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GENERALITES SUR LE MOUVEMENT

Exercice 1

Un point mobile qui se déplace sur un plan a pour coordonnées : x = 4t² et y = 3t² + 1. x et y sont exprimés en mètre et t en seconde.

Construire les positions du mobile ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……comme échelle :

abscisse : 1cm → x = 0,25m ; ordonnée : 1cm → y = 0,25m.

Quelle est la nature de la trajectoire ? Pourrait-on la prévoir ?

Exercice 2

Un automobiliste est immobilisé ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……Le feu passe au vert; il ne le restera qu’une minute. La file démarre à la vitesse moyenne de 15km.h^-1.

L’automobiliste a-t-il une chance de passer ?
Déterminer sa position par rapport au feu lorsque celui-ci passera au rouge.

Exercice 3

Un disque de 30cm de diamètre ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……d’un axe passant par son centre O. Calculer :

Calculer la vitesse angulaire en rad.s^-1, la fréquence et la période du mouvement.
Quelle est la vitesse de déplacement d’un point situé à sa périphérie ?
On considère un point du disque ayant une vitesse de 0,225m.s^-1 ; à quelle distance du point O se trouve ce point ?

Exercice 4

Soit un repère (O, i, j) orthonormé du plan. Les ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

Un mobile M₁se déplace à la date t₀ = 0 depuis le point A₀ (0, 4) pour rejoindre le point A₁ (5, 0) qu'il atteint au bout de 30 s.

Calculer la vitesse moyenne V₁du mobile.
Un second mobile M₂ partie 5 s après le départ ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……en même temps que M₁ en A₁. Déterminer sa vitesse moyenne V₂.
Les deux mobiles poursuivent chacun un mouvement rectiligne uniforme. Au bout de combien de temps la distance parcourue par M₁ depuis la rencontre sera triple de celle parcourue par M₁ avant la rencontre?

Exercice 5

Un camion est à l’arrêt à un carrefour. Le feu passe au vert. Il démarre avec une vitesse constante de 72km.h^{-1. A l’instant où il démarre, une ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……avec une vitesse constante de 108km.h-1}.

a) En prenant comme origine du repère d’espace le carrefour et origine des temps l’instant de démarrage des deux véhicules, écrire les équations horaires des mouvements de ces deux véhicules.

b) L’automobile pourra t-elle rattraper le camion ? Si oui à quelle distance du feu ?

2) Les deux véhicules ont pris départ à 10 h 45 min et se dirigent vers une station distante du carrefour de 81km.

a) A quelle heure arrivera l’automobile à la ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……pendant 30min ?

L’automobile pourra-t-elle trouver le camion à la station si celui-ci y reste pendant 5min seulement ?

Exercice 6

Deux coureurs se déplacent sur une même ligne circulaire de ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……les deux coureurs prennent départ dans le sens trigonométrique et en ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……et M₂ diamétralement opposées et aux vitesses respectives de 15km.h^-1 et 18kmh^-1.

Déterminer les vitesses angulaires ω₁ et ω₂ des deux coureurs.
Déduire de la question précédente les ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……Quelle est la durée du coureur 1 au bout de 15 tours de piste.
Quel est le nombre de tours effectué par le coureur 2 pendant la même durée ?

Exercice 7

On considère un mobile décrivant un mouvement d’équation horaire.

Les positions successives du mobile sont repérées toutes les quatre secondes.

Compléter le tableau suivant :

Positions	M₀	M₁	M₂	M₃	M₄
t (s)
x (cm)
v (cm.s^-1)

Représenter sur un axe les différentes positions du mobile.
En prenant une échelle judicieusement choisie, représenter graphiquement le vecteur vitesse au point M₁ puis M₂.
Calculer la vitesse moyenne du mobile entre M₀ et M₄.
Quelle est la nature du mouvement ? Justifier votre réponse.

Exercice 8

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La figure reproduit ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……M₀, M₁, M₂, …. d’un solide en mouvement. Un éclair très bref est émis toutes les 80 ms.

Montrer que le mobile est animé successivement de deux mouvements que l’on précisera.
Calculer la valeur de la vitesse linéaire ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……. Que constate-t-on ?
Calculer la vitesse de ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……¹ puis en rad.s^-1.
Dessiner le vecteur vitesse aux points M₁, M₆ et M₁₁. On prendra pour échelle : 1 cm ® 10 cm.s^-1.
Le vecteur vitesse est-il constant ?

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ELEMENTS – ATOMES

TABLEAU DE CLASSIFICATION PERIODIQUE

Exercice 1

Indiquer le nombre de protons, de neutrons et d’électrons qui composent les atomes ou ions suivants : ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……
Dans le cas de l’atome de carbone 12, quelle est la masse du noyau ? Quelle est la masse de l’atome ? Conclure.
Que peut-on dire de………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……
On considère les nucléides suivants caractérisés par le couple (Z, A) : (9, 19) ; (26, 54) ; (12, 24) ; (24, 54) ; (12, 26) ; (26, 56). Répartissez les par élément et identifier les ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……ts concernés.

On donne : m_p = m_n = 1,67.10^-27kg et m_e = 9,1.10^-31kg.

Exercice 2

Le noyau d’un atome de zinc Zn contient 64 nucléons et sa charge électrique est égale à 4,80.10^{-18C. Donner la représentation symbolique du noyau de l’atome de zinc.}
Le noyau d’un atome de nickel Ni contient 30 neutrons et sa charge électrique est égale à 4,48.10^{-18C. Donner la représentation symbolique du noyau de l’atome de nickel.}

Exercice 3 : EXPERIENCE DE RUTHERFORD

En bombardant de très minces feuilles d'or avec des particules a émises par une substance radioactive, Rutherford observa que la plupart des particules traversaient les feuilles métalliques en étant à peine déviées. 1 sur 100 000 environ subissait une déviation notable.

L'épaisseur des feuilles d'or utilisées était proche de 500 nm. L'atome d'or assimilé à une sphère a un diamètre de 300 pm. Déterminer le ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……d'or de la feuille.
Quelle propriété de la matière est ainsi mise en évidence ?
Donner les deux autres propriétés de l'atome.
Les particules a sont constituées de 2 protons et de 2 neutrons. Déterminer leur masse et leur charge. Charge élémentaire e= 1,6 10^{-19 C et}………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……10^{-27 kg.}
Le symbole des noyaux d'or est :

Déterminer la composition de l'atome d'or.

Exercice 4

Un élément chimique appartenant à la troisième période du ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……simplifié a pour nombre de masse 27. L'ion positif qu'il peut former est porteur de trois charges élémentaires.

Le nombre de masse détermine le nombre de nucléons. Qu'est-ce que les nucléons ? Donner la composition du noyau de cet élément.
Donner la formule électronique et la structure de Lewis de l'élément et de l'ion dont il s'agit.
Sachant que : 1 u = 1.661 10^{-27 kg.}………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……dont il s'agit et l'exprimer en unité de masse atomique (u)
Calculer la densité du noyau de l'atome dont il s'agit sachant qu'il peut être considéré comme une sphère de rayon R = 3.9 10^{-15 m.}

Exercice 5

Soient trois éléments ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……les représentants de Lewis des atomes correspondants sont :

X et Z appartiennent à la deuxième ligne et Y appartient à la troisième ligne de la classification périodique.

Donner les nombres de charge de X, Y et Z.
Identifier ces éléments.
Calculer la masse de chacun des noyaux co………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……ndants à ces éléments.
Quels ions peuvent donner X et Z ? Donner un ion simple négatif ayant la même formule électronique que ces ions.

Exercice 6

Le dernier niveau d’énergie d’un atome est représenté par M³. Dans quelle colonne et dans quelle ligne de la classification l’élément correspondant à cet atome se trouve-t-il ? Quel est son numéro atomique ? Quel ion a-t-il tendance à donner ?
L’atome de bore a 5 protons et 6 neutrons. Combien a-t-il alors d’électrons ? Pourquoi ? Donner sa formule électronique. En déduire, en la ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …… de cet élément dans le tableau simplifié.
Le numéro atomique du phosphore est Z = 15.

Donner sa formule électronique. Préciser à quelle colonne et à quelle ligne du tableau périodique appartient-il ?
Donner les formules électroniques et noms des éléments situés juste :

à sa gauche
à sa droite
au dessus de lui dans le tableau périodique. Représenter leurs schémas de Lewis.

Exercice 7

Un ion A^4- a pour formule électronique (K)²(L)⁸. Déterminer de façon précise la position de cet élément A dans le tableau périodique de classification.
Un ion B⁺ est isoélectronique (même nombre d’électrons) de A^4-. Quelle est la place de B dans le tableau de classification simplifié des éléments ?
Donner les schémas de Lewis de A et B et ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……leurs valences respectives.
Pour quelles raison A et B ont-ils tendance à gagner ou à perdre des électrons respectivement ?

Exercice 8

La structure électronique d’un élément chimique est K²L⁸M³.

A quelle colonne et quelle période de la classification périodique appartient cet élément ? Justifier.
Son nombre de masse est 27, donner la ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……son noyau.
Indiquer le nombre de chacun des particules qui constituent cet atome.
L ‘atome de l’élément considéré a-t-il tendance à perdre ou gagner des électrons ? Justifier en donnant l’ion correspondant.

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GENERALITES SUR LES FORCES – POIDS - MASSE

Exercice 01

Un fil passe sur la gorge d’une poulie d’axe ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……A est attachée à une charge de poids P ; son extrémité B à un mur.

Faire le bilan des forces appliquées (en les dessinant et en précisant leur direction et leur sens) :

à la charge
à l’extrémité A du fil
à l’extrémité B du fil
au mur

Comparer l’intensité………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……et le sens des forces suivantes :

force exercée par le mur sur le fil
tension du fil au point B ;
tension du fil au point A ;
poids de la charge.

Exercice 02

Représenter les forces qui s’exercent sur les solides suivants :

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Ressort (R₁) est comprimé et (R₂) est tendu. Les frottements sont négligeables.

Exercice 03

On considère trois forces F₁, F₂ et F₃ appliquées à l’origine O d’un repère (O, i, j) caractérisées par :

………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……Représenter ces vecteurs forces dans le repère (faire un schéma clair).

Echelle : 1cm → 10N

Donner les expressions des coordonnées de ces vecteurs en fonction des angles α , β et θ.
Soit F = F₁ + F₂, donner les coordonnées de la force F, calculer sa norme et la représenter.

Exercice 04

Une bille homogène de masse m = 250g, roule sans glissement sur un plan incliné faisant un angle a = 10° avec l’horizontale. Elle est soumise à une réaction R qui fait un angle b = 15° avec la perpendiculaire au plan. La valeur de la réaction est R = 2,5N.

Faire un schéma et représenter les forces P et R ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …… (échelle imposée 1cm « 0,5N).
Déterminer par une construction graphique ou par le calcul la composante tangentielle R_t et la composante normale R_n de la réaction R.
Que représente la composante R_t ? Est-elle en sens contraire du mouvement ?
Représenter le vecteur force équivalent à la somme des vecteurs force P et R appliqués sur la bille.

Exercice 05

Dans un repère orthonormé (O,i,j) on représente quatre forces ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

1. A l’aide de l’échelle où 1cm représente 10N, déterminer l’intensité de ces quatre forces.

2. Déterminer les composantes de ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …… en fonction des angles θ et φ définis tels que : θ = (-i, ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……, et φ = (-i, ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……) puis calculer les intensité ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

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Les résultats trouvés par les deux méthodes (graphiquement et par le calcul) sont-ils concordants ?

Déterminer par le calcul………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……l’intensité dedéfinie telle que : ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

Exercice 06

Un camion roule selon une direction D. Le vent violent exerce des forces réparties en surface, assimilables à une force unique F de valeur 5 000 N, inclinée d’un angle a = 30° avec la direction D (voir schéma).

………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……Reproduire le schéma et représenter les composantes F_T selon la direction D, et F_N selon la direction perpendiculaire à la direction D (échelle : 2 000 N« 1 cm)

Exprimer les valeurs de F_T et de F_N en fonction de f et de a.
Calculer les valeurs de F_T et de F_N.
Quelles sont les influences respectives de F_T et de F_N sur le mouvement du camion ?

Exercice 07

Un échantillon cylindrique en cuivre a un rayon de 1,5cm et une hauteur de 2cm. Par double pesée, on obtient : m₁= 150,0g et m₂ = 24,2g.

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Calculer la masse de l’échantillon de cuivre. En déduire sa masse volumiquer.
L’échantillon est accroché à l’extrémité inférieure d’un ressort fixé verticalement.

Quelles sont les forces qui s’exercent sur l’échantillon de cuivre ? Les représenter sur un schéma clair.
L’allongement subi par le ressort est alors de 35mm. Calculer sa constante de raideur sachant que la résultante des forces qui s’exercent sur le bloc de cuivre est nulle. On donne g = 9,8N.kg^-1.

L’intensité du champ de pesanteur terrestre à l’altitude z est donnée par la relation :

………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……avec g₀ : valeur de g au sol (g₀ = 9,8N.kg^-1)

R : rayon de la Terre (R = 6370km)

Calculer le poids de l’échantillon de cuivre à l’altitude de 1630km.
L’échantillon est placé au sol. A quelle altitude devrait-on l’amener pour que son poids diminue du quart ?

Exercice 08 :

On accroche un objet de masse m, à l’extrémité libre d’un ressort vertical. On note l’allongement x du ressort. On refait l’expérience avec d’autres objets de masses différentes. On obtient le tableau suivant :

Masse m (kg)	0	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06
Allongement x ( mm)	0	8	17	24	32	39	48

En supposant que la tension du ressort est égale au poids de l’objet accroché, tracer le graphe la tension T en fonction de l’allongement x (g = 10N.kg^-1).

Echelle : 1cm pour 10mm

1cm pour 0,1N

Calculer la constante de raideur k du ressort.
La longueur à vide du ressort est l₀ = 7mm. Quelle est la longueur du ressort si on lui accroche une masse m = 0,025kg (on utilisera le calcul et la méthode graphique).

Exercice 09 :

On considère un dynamomètre constitué d’un ressort qui travaille à la compression. Le tableau de mesure ci-dessous donne les valeurs de la longueur l du ressort lorsque la masse accrochée au dynamomètre est m :

m (g)	0	100	200	300	400	500	600
l ( cm)	20	19	18	17	16	15	14

Tracer la courbe d’étalonnage de ce dynamomètre en précisant clairement ce qu’est cette courbe.
Quelle est la valeur de la constante de raideur du ressort ?

Exercice 10 :

Deux sphères, l’une en fer, l’autre en aluminium, ont la même masse. Déterminer le rapport de leurs volumes, puis le rapport de leurs rayons.

On donne : volume d’une sphère de rayon R : ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …… ; ρ_Fe = 7,8.10³kg.m^-3 ; ρ_Al = 2,7.10³kg.m^-3.

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LIAISONS CHIMIQUES

Exercice 01

Soient les molécules de formules brutes suivantes : HF , CH₂O , C₂H₂ , C₄H₁₀ , C₃H₆.

Donner les schémas de Lewis des atomes d’hydrogène, de fluor, de phosphore, d’oxygène et de carbone. On donne : H (Z = 1) , F (Z = 9) , P (Z = 15) , O (Z = 8) , C (Z = 6).
Ecrire les formules développées de ces molécules. Vérifier que la règle de l’octet est satisfaite pour chaque atome.

Exercice 02

Comparer les structures électroniques de l’ion chlorure, de l’ion potassium et de l’ion calcium. Quelles formules peut-on attribuer au chlorure de potassium et au chlorure de calcium ?
Quelles sont les formules ioniques et statistiques des corps formés d’ions issus :

d’atomes de soufre et d’atomes d’aluminium
d’atomes d’oxygène et d’atomes de potassium

On donne :

Exercice 03

Donner la représentation de Lewis des molécules suivantes:

F₂; N₂; H₂S ; PH₃; CHCl₃, C₂H₆; CO₂; Cl₂O; N₂H₄; Al₂O₃, CF₂Cl₂

Le soufre (S) a même représentation de Lewis que l'oxygène et le phosphore (P) a même représentation que l'azote.

Exercice 04

1) Donner la formule statistique des composés dont les noms suivent: peroxodisulfate de sodium ; thiosulfate de sodium ; dichromate d'ammonium ; hydroxyde de calcium.

On donne les ions et atomes suivants: ion peroxodisulfate (S₂O₈^2-) ; ion thiosulfate (S₂O₃^2-) ; ion dichromate (Cr₂O₇^2-) ; ion ammonium (NH₄⁺); ion hydroxyde (OH^-) ; ; ; ion permanganate (MnO₄^-).

2) Nommer les composés ioniques suivants: KMnO₄; Fe₂(SO₄)₃; Al₂S₃; Al(OH)₃. Ecrire leurs formules ioniques.

Exercice 05

- Un hydrocarbure est une espèce chimique qui ne contient que des atomes de carbone et d’hydrogène.

- Un alcane est un hydrocarbure dont la molécule ne contient que des liaisons simples.

a)- Donner la représentation de Lewis et la formule brute de l’alcane formée à partir d’un atome de carbone.

b)- Même question pour deux, trois, puis quatre atomes de carbone. Lorsque c’est possible, représenter les isomères. Donner alors leur formule semi-développée.

c)- Trouver la formule brute d'un alcane qui comporte n atomes de carbone

Exercice 06

Les éléments carbone et chlore ont pour numéros atomiques respectifs 6 et 17. Déterminer la structure électronique des deux atomes. Combien ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……pour obtenir une structure stable ?
Combien de liaisons covalentes doivent-ils établir pour obtenir cette structure ?
établir la formule du composé le plus simple formé uniquement à partir des éléments carbone et chlore. Établir la représentation de LEWIS de ce corps.

4. En déduire la structure géométrique de la molécule. La représenter selon la convention de CRAM.

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EQUILIBRE D’UN SOLIDE SOUMIS A DES FORCES CONCOURANTES

Exercice 01

Deux câbles AB et AC sont fixes au plafond horizontal en B et C. En A ils supportent une charge de 700N.

Déterminer graphiquement les caractéristiques des forces exercées par les câbles en A ?
Retrouver ces résultats par le calcul.

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Exercice 02

Un solide de masse m = 2kg est posé sur un plan incliné de α = 30° sur l’horizontal et parfaitement lisse. Un ressort de raideur K = 50N.m^-1, dont l’axe fait un angle β = 20° avec le plan incliné maintient le solide en équilibre.

Déterminer les caractéristiques de toutes les forces appliquées à l’objet.
Calculer les valeurs successives de l’allongement lorsque α restant constant, on fait varier β de10 en 10° entre 20 et 50°.

3. Comment varie qualitativement cet allongement lorsque β restant constant et égal à 20°, α augmente entre 30 et 50°. On donne : g = 10N.kg^-1.

Exercice 03

Un iceberg de masse volumique ρ_i = 910 kg.m^{-3 a un volume émergé Ve = 600cm3}. La masse volumique de l’eau de mer est ρ_m = 1024kg.m^-3.

Faire le bilan des forces appliquées à l’iceberg.
A partir de la condition d’équilibre de l’iceberg, établir une relation entre le volume immergée V_i, le volume émergé V_e et les masses volumiques ρ_i et ρ_m.
Calculer le volume immergé V_i de l’iceberg ainsi que sa masse.

Exercice 04

Deux ressorts R₁ et R₂ de masse ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

l₀ = 20cm. On les accroche bout à bout et on suspend à l’extrémité C une charge de poids P = 10N. La longueur AC à l’équilibre est égale à 50cm.

Faire le bilan des forces ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

ressorts. En déduire une comparaison des allongements x₁ et x₂ des deux ressorts.

Calculer la constante de raideur K des ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

la réaction du support au point A.
On remplace les deux ressorts précédents par un ressort (R) unique, de longueur naturelle l₀ = 40cm. Il s’allonge de x = 10cm lorsqu’on le soumet à une traction verticale descendante, d’intensité F = 10N.

Quelle est sa raideur K’ ? En comparant ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …… et K, déterminer ce que serait la constante K’’ d’un des ressorts que l’on obtiendrait en coupant (R) en quatre parties égales.

Exercice 05

On considère l’équilibre schématisé ci-dessous. Le fil a une masse négligeable, la poulie est sans frottement, les plans inclinés et les objets S₁ et S₂ sont parfaitement lisses.

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Représenter les forces s’exerçant sur S₁puis sur S₂.
Etablir l’expression qui relie m₁, m₂, α₁et α₂.
Application numérique : l’équilibre est réalisé avec m₁= 100g ; m₂ = 130g ; α₁= 30° . Calculer α₂.

Exercice 06

Un solide S de poids P = 12N est suspendu à un ressort vertical de longueur à vide l₀ = 18cm, de raideur k = 120N.m^-1 et de masse négligeable. Le solide S repose sur un plan horizontal et la longueur du ressort est l = 22cm. Déterminer :

la réaction du plan sur le solide S
la distance dont il faut faire monter verticalement l’extrémité supérieure du ressort pour que cesse le contact du solide S avec le plan.

Exercice 07 ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

est disposée horizontalement contre un mur. En A est fixé un petit anneau de masse négligeable. A cet anneau sont accrochés un corps de masse M = 15kg et un filin OA.

Indiquer la direction des forces s’exerçant sur la barre.

Indiquer la direction des forces ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …….

En déduire :

b) la force exercée en B par le mur sur la barre.

On donne : g = 10N.kg^-1, α = 60°.

a) la tension du filin

Exercice 08

Un disque homogène de poids P = 10N repose sans frottement sur deux plans perpendiculaires entre eux et faisant avec l’horizontale les angle α = 20° et β = 70°. Calculer l’intensité des réactio………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

par les supports.

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MOLE ET GRANDEURS MOLAIRES

Exercice 01

A partir de la définition de la mole, retrouver le nombre d'Avogadro en prenant comme référence.

Exercice 02

L'élément bore à l'état naturel, est ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

dont les pourcentages atomiques sont: : 19,4%; : 80,36%. Sachant que les masses d'une mole d'atome de ces nucléides sont respectivement 10,0129g et 11,0093g, calculer la masse molaire atomique de l'élément bore naturel.

Exercice 03

La composition d'un corps pur peut être exprimée sous forme de pourcentage molaire ou massique.

Calculer le pourcentage molaire de ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……de dioxyde de carbone. En déduire celui de l'élément carbone.

Calculer le pourcentage massique en élément oxygène dans la molécule de dioxyde de carbone. En déduire celui de l'élément carbone.
Quelle particularité présentent les ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……dans le cas d'un corps simple ?

Exercice 04

A- La formule générale d’un corps A est C_xH_2x.

1- a) Sachant que sa masse ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

de x et en déduire x qui est entier.

b) Déterminer sa formule brute et sa formule développée (on proposera deux formules).

2- a) Déterminer le nombre de ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

de ce corps A.

b) Quelle masse de ce corps faut-il dissoudre dans 700 cm³ d’eau pure pour obtenir une solution de concentration C = 0,06 mol.L^-1 ?

B- On mélange dans un récipient de 5L le corps A et un corps B de formule brute C₃H₈ (A et B sont des gaz). Lorsque la température est de 20°C, la ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

Calculer le nombre de moles que contient ce récipient (on suppose le mélange assimilable à un mélange de gaz parfaits).
La masse de gaz est de 60g. Déterminer la composition massique du mélange.
Quelle est la masse molaire du mélange ?

On donne : ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

le système international ; M_C= 12 g.mol^-1 ; M_H = 1 g.mol^-1 ; N = 6,02.10²³

Exercice 05

Un mélange contient du méthane CH₄ et de l’éthan………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

et son volume V= 10L. Les conditions de température et de pression sont telles que le volume molaire est V_m= 25L.mol^-1.

Déterminer la composition molaire du mélange c’est à dire le nombre de mol n₁ de méthane et n₂ de l’éthane dans le mélange. En déduire les volumes v₁ de méthane et v₂ de l’éthane.
Déterminer la masse molaire du mélange.
Déterminer la densité du mélange.

Exercice 06

Une solution A, de volume V_A = 0,5L, contient 0,12mol de ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

, de volume V_B = 1,5L, a été obtenue par dissolution dans l’eau de 12,3g de nitrate de calcium, solide ionique de formule Ca (NO₃)₂.

On prélève à la pipette 10mL de solution A………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

des ions présents dans cette prise d’essai.
On mélange dans une fiole jaugée, 10mL de la solution A, 20mL de la solution B, et on complète avec de l’eau jusqu’à ce que le volume total soit de 100mL. Calculer la concentration de chacun des ions dans cette dernière solution

Exercice 07

Un composé organique A de formule C_xH_yN_z (………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

de vapeur d = 2,034. Sa composition centésimale massique est la suivante : C : 61.02 % ; H : 15.25 % et N : 23.73 %.
1. Déterminer sa masse molaire.
2. Calculer x, y, z et en déduire la formule brute du composé A.

Donner deux formules semi-………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

leurs schémas de Lewis.

Un composé ionique B est formé des ions cuivre II (Cu²⁺) et nitrate (NO₃^-).
1. Donner la formule statistique et la formule ionique du composé B.
2. Donner le nom du composé B.

On dissout une masse m_B = 31,375 g du composé B dans 500 cm³ d’eau distillée. Calculer la concentration massique de la solution ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

Exercice 08

Un mélange gazeux est composé de 5 mol de dioxygène, 2 mol de dioxyde de carbone et 3 mol de butane (C₄H₁₀).

1) Calculer la masse molaire du mélange et en déduire sa densité par rapport à l’air.

2) Quel volume occupe ce mélange dans les conditions normales de pression et de température ?

3) Quelle est la masse d’un volume V₁= 12L de ce mélange, mesuré à la température t₁= 25°C et sous une pression p₁= 1,5 atm ?

Dans une bouteille métallique ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

une masse

m₂= 15kg de ce mélange. La pression dans la bouteille est alors p₂= 1,6kbar. Quelle est la température qui règne dans la bouteille ? L’exprimer en °C. ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

NB : On suppose que le mélange est un gaz parfait. ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

Exercice 09

Un composé moléculaire gazeux ne contient que du carbone et de l’hydrogène. Sa formule est de la forme C_xH_y où x et y sont des entiers. Sa masse volumique est r = 2.58 g.L^-1. L’analyse de ce composé indique qu’il contient 82.7 % de carbone.

Quel est le pourcentage en masse ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

dans ce composé ?
Quelles sont les masses de carbone et d’hydrogène dans une mole de ce composé ?
Déterminer x , y et la formule du composé.

Exercice 10

La vitamine C, ou acide ascorbique C₆H₈O₆, est souvent prescrite en cas de grippe ou en période de convalescence. Elle se présente en ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

de vitamine C et m₂ = 6,05g de saccharose C₁₁H₂₂O₁₁.

Déterminer les quantités de matière de vitamine C et de saccharose contenues dans un sachet.
Déterminer la masse molaire de la substance constituée de vitamine C et de saccharose.

Le contenu de ces sachets doit être ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

que le volume du verre est égal à 250mL, déterminer les concentrations massiques de ces solutés dans la solution. En déduire les concentrations molaires ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

Lycée Coumba Ndoffène Diouf Année scolaire : 2007-2008

Cellule de sciences physiques Classes : 2^nde S₁S₂

EQUILIBRE D’UN SOLIDE MOBILE AUTOUR D’UN AXE FIXE

Exercice 01

Une barre, de poids négligeable, peut tourner autour d'un axe (O ; D) ; elle est soumise à un ensemble de couples de forces orthogonales à l'axe. Ces forces ont toutes la même valeur

F = 10 N.

On donne : OA = AB = BC = CD = 10 cm.

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Indiquer les couples de forces exercées sur la barre.
Calculer les moments de chacun d'eux.
La barre peut-elle être en équilibre ? Pourquoi ?

Exercice 02

Deux poulies de même axe horizontal Δ sont soudées l’une à l’autre. La première a pour ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

(voir figure). Un fil enroulé sur la première soutient un solide S de masse m = 2kg. Un fil enroulé dans l’autre sens sur la seconde est relié à un ressort par le point A, l’autre extrémité du ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

mur. Le système étant en équilibre, le ressort s’allonge de 4cm.

Calculer les intensités des tensions des fils.
Calculer la raideur du ressort

Exercice 03

La figure ci-contre schématise une pédale d’a………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……teur d’automobile. Elle est mobile autour de l’axe horizontal O. Le ressort AB perpendiculaire à la pédale, la maintient en équilibre dans la position correspondant à l’angle AOB = a = 45°.

1) Déterminer la tension T du ressort à l’équilibre.

On donne P = 10N ; OB = 15cm ; OG = 10cm.

2) Déterminer les caractéristiques de la réaction R de l’axe sur la pédale. Calculer l’angle que fait R avec l’horizontale

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Exercice 04

………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

Un bloc de pierre homogène de masse m = 800kg, a la forme d’un parallélépipède à base carrée de côté a = 40cm (voir figure). On souhaite le faire ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……à un treuil dont le cylindre a un rayon r = 5cm et la manivelle une longueur l = 30cm.

Calculer la tension de la corde lorsque le bloc de pierre commence tout juste à tourner autour de O, mais en restant en équilibre.

Quelle est alors l’intensité F de la force qu’il faut exercer à l’extrémité de la manivelle, perpendiculairement à ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

Exercice 05

Un levier coudé de masse négligeable AOB repose sur son coude. A l’extrémité B ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …. En A il est exercé une force , perpendiculaire à AO. L’ensemble est alors en équilibre. Déterminer l’intensité de , lorsque OB fait l’angle α avec l’horizontale.

Données numériques : AO = 1,20m ; OB = 0,20m ; m = 5,00kg ; g = 9,8N.kg^-1.
α = 0° , 15°, 30°, 45°, 60°, 90°.
Les résultats seront présentés sous forme de tableau, dans les deux cas suivants :

………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

Exercice 06

1) Un tige AC homogène de longueur L = 1m, de masse m = 2kg peut tourner autour d’un axe horizontal passant par un de ses points O. BD est un fil horizontal faisant un angle a = 60° avec la tige AC. En A est suspendue une masse m’ = 7,5kg par l’intermédiaire d’un autre fil passant par ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……= 0,2m et OB = 0,5m.

Le système étant en équilibre, on demande :

a) la force exercée par le fil BD sur la tige.

b) les caractéristiques de la réaction de l’axe sur la tige. g= 10N.kg^-1.

2) On supprime la poulie P de telle sorte que le brin de fil qui suspend m’ soit vertical à l’équilibre, a restant constant.

Répondre aux mêmes questions que précédemment.

………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

Exercice 07

Le fil d’une balance ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

de torsion a pour constante de torsion C = 0,01N.m.rad^-1.

a) On impose un angle de torsion a = 1rad au fil, ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

la tige étant bloquée.

On débloque la tige. Quelle doit être la valeur m des masses marquées identiques pour ramener la tige dans sa position initiale ?

b) La valeur de la constante de torsion pour un fil de ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

proportionnelle à d ( d : diamètre du fil ). On recommence l’expérience précédente avec un fil de même longueur, de même matière mais de diamètre d’ = 1,2d.

Trouver la valeur des masses m’ pour conserver l’équilibre initial.

Exercice 08

Une tige homogène AB de longueur l ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

d’un axe horizontal (Δ) passant par un point O. Elle est inclinée par rapport à la verticale d’un angle θ = 60°.

En A est suspendu un corps de masse m’ = 500g par l’intermédiaire d’un fil passant par la gorge d’une poulie de masse négligeable et sur l’autre extrémité B de ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

k = 50N.m^-1.

Le système ainsi réalisé est en équilibre (voir figure).

On donne AB = l ; OB = (2/3).l ; g = 10N.kg^-1.

Faire le bilan des forces extérieures qui s’exercent sur la tige.
Calculer la tension du ressort. En déduire son allongement.
Déterminer les caractéristiques de la réaction de l’axe (Δ) : direction, sens et intensité.

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Exercice 09

Le dispositif représenté ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

par la figure 1 comprend :

une poulie à deux gorges pouvant tourner sans frottement autour d’un axe fixe (D) horizontal.
Deux fils (f₁) et (f₂) fixés respectivement aux gorges, enroulés sur celles-ci et supportant les masses m₁ et m₂.

On donne m₁ = 120g ; r₁ = 10cm et r₂ = 15cm.

Calculer m₂ pour que le dispositif soit en équilibre.

On pose m₁ sur un plan incliné d’un angle α sur ………..télécharger document PDF pour voir tout le document …… m’₂ = 60g (voir figure 2).

Calculer α pour que l’équilibre soit réalisé.

On remplace la masse m’₂ par un ressort de raideur k = 20N.m^-1 ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

inférieure est fixée, puis on supprime le plan incliné (figure 3).

Calculer l’allongement du ressort à l’équilibre du système.

………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

Lycée Coumba Ndoffène Diouf Année scolaire : 2007-2008

Cellule de sciences physiques Classes : 2^nde S₁S₂

REACTIONS CHIMIQUES

Exercice 01

Un mélange de 2L de dichlore et de 4L de ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……du chlorure d’hydrogène HCl.

Ecrire l’équation bilan de la réaction.
L’un des réactifs est-il en excès ? Lequel ?
Quel est le volume de chlorure d’hydrogène formé ?
Quelle est la composition du ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……sous forme de pourcentage en nombre de moles de chacun des constituants.

Tous les volumes sont mesurés dans les mêmes conditions.

Exercice 02

On laisse tomber une goutte de benzène C₆H₆(liquide) de masse volumique ρ = 880 kg.m^-3 dans un flacon de 250 cm³ rempli de dichlore. On expose ensuite le flacon à la lumière. Il se forme un composé de formule brute C₆H₆Cl₆.

Ecrire l’équation bilan de la réaction.
Le mélange est –il réalisé dans les proportions stœchiométriques si on admet q’une goutte de benzène vaut 0.05 cm³ et que le volume molaire gazeux vaut 25 L ? Si non quel est le réactif en excès ?
Quelle masse de C₆H₆Cl₆ peut-on espérer recueillir ?

Exercice 03

On mélange m₁ = 20g d’aluminium ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

on enflamme le mélange. Il se forme du sulfure d’aluminium de formule Al₂S₃.

La réaction cesse par manque de l’un des réactifs. Lequel ? Calculer la masse de réactif restante et la masse de sulfure d’aluminium formé.

Pendant la réaction 8% de la ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

brûle dans l’air en donnant du dioxyde de soufre au lieu de réagir avec l’aluminium.

Calculer la masse de sulfure d’aluminium effectivement produite.

Exercice 04

On effectue la combustion ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……dioxygène. L’élément carbone est transformé en dioxyde de carbone.

Ecrire les équations bilans des réactions.

Quels sont les nombres de moles respectifs de méthane et d’éthane dans le mélange réactionnel sachant que l’on recueille 0,5mol de CO₂ et que ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

contient au total 0,4mol de gaz.
Quel est dans les conditions normales le volume de dioxygène nécessaire à cette réaction.

Exercice 05

On verse un excès d’acide sulfurique ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……et de poudre de cuivre. La masse du mélange métallique de poudre est m = 10g.

Ecrire les équations-bilans des réactions possibles.

Déterminer la composition en masse ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

et masse de cuivre) sachant que le volume total de dihydrogène dégagé est 9,36 L.

Données : M_Al = 27 g.mol^-1 ; M_cu = 63,5 g.mol^-1 ; V_m = 24 L.mol^-1.

Exercice 06

Un composé organique gazeux, A, a pour formule CxHy où il est bien évident que x et y sont des entiers.

On réalise la combustion complète ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

d’un excès de dioxygène. La réaction produit m₁ = 3g de dioxyde de carbone et m₂ = 1,64g d’eau. Ecrire l’équation bilan de la réaction de combustion.

L’échantillon A, de masse 1g, occupe un volume v = 545mL dans les conditions de l’expérience où le volume molaire est V₀ = 24L.mol^-1. ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

A ? On suppose que le gaz se comporte comme un gaz parfait.
Déduire des résultats des questions précédentes la formule du composé A.
Quel volume minimal de dioxygène (mesuré dans les conditions où le volume molaire est V₀ = 24L.mol.^-1) faut-il mettre en œuvre pour réaliser la combustion complète de 15kg de composé A ?

Exercice 07

La préparation industrielle du zinc par des procédés thermiques se fait en deux étapes :

grillage du sulfure de zinc ZnS ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

par le dioxygène ; il se forme de l'oxyde de zinc ZnO et du dioxyde de soufre.
la réduction de l'oxyde de zinc formé, par le carbone qui se transforme en monoxyde de carbone. On obtient alors le métal zinc.

Ecrire les équations bilan des ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

dans la préparation du zinc à partir de son minerai.
Calculer la masse de zinc que l'on peut théoriquement produire à partir d'une tonne de sulfure de zinc.
En réalité, le rendement de chaque opération successive ne dépasse jamais 80%. Quelle masse de zinc fabrique-t-on réellement par tonne de minerai ?
Calculer le volume de dioxygène et la masse de carbone nécessaires au traitement d'une tonne de sulfure de zinc.

Exercice 08

On réalise la combustion ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……

d'un composé C_nH_2n+2O. On obtient 23,8g de CO₂ et 12,2g de H₂O.

1°) Ecrire l'équation - bilan de la réaction.

2°) Donner la relation entre les nombres de moles d'atome de carbone et d'hydrogène.

3°) Quelle est la formule brute du composé?

4°) Donner trois formules semi- ………..télécharger document PDF pour voir tout le document ……