Physique et Chimie : 1ère Année Bac

Semestre 1 Devoir 2 Modèle 1

 

 

Professeur : Mr EL GOUFIFA Jihad

 


I- Exercice 1 (5 pts)

 

Un solide (S), de masse m=5kg, glisse sur un plan incliné d’angle α=15° par rapport au plan horizontal.

Le solide (S) est lâché du point A sans vitesse initiale, après un parcourt de AB sa vitesse devient VB=5m/s.

  1. Calculer l’énergie cinétique au point B.
  1. Calculer le travail du poids entre A et B.
  1. En appliquant le T.E.C, Montrer que le mouvement se fait avec frottement entre A et B.
  1. Calculer le travail de la force frottement f entre A et B, et déduire son intensité.

On considère le plan horizontal passant par B comme état de référence de l’énergie potentielle de pesanteur (Epp), et O comme origine de l’axe des côtes orienté vers le haut.

  1. Montrer que l’expression d’Epp est : Epp=mgz-BCsinα.
  1. Calculer les valeurs d’Epp dans les positions A, B et C.
  1. Calculer ΔEpp entre A et C, et déduire le travail du poids WACP.

Données :

  • g=10N/kg ; BC=15m ; AB=10m

 


II- Exercice 2 (5 pts)

 

On considère une barre homogène (AB), de longueur L=40cm et de masse m=240g pouvant de tourner dans un plan vertical autour d’un axe horizontal (Δ) passant par son extrémité A.

Son moment d’inertie par rapport à (Δ) est JΔ=13mL2.

On considère la position d’équilibre stable comme état de référence de l’énergie potentielle de pesanteur. La position de la barre est définit par θ :

On écarte la barre de sa position d’équilibre d’un angle θm=60° et on la lâche sans vitesse initiale. On prend g=10N.kg-1

  1. Établir l’expression d’Epp à un instant où la position de la barre est repérée par une abscisse angulaire θ quelconque.
  1. Écrire l’expression de son énergie mécanique, et montrer qu’il y a conservation d’énergie
    mécanique.
  1. Calculer la valeur de la vitesse angulaire ω de la barre à l’instant du passage par sa
    position d’équilibre stable.
  1. Déduire vB la valeur de la vitesse linéaire de l’extrémité B à cet instant.

Une mesure expérimentale de cette vitesse donne v'B=2m/s.

  1. Expliquer la différence entre v'B et vB.
  1. Déterminer l’expression du moment (supposé constant) du couple résistant appliqué à la
    barre au niveau de l’axe de rotation sans calculer sa valeur.

 


III- Exercice 3 (5 pts)

 

Un corps (S) de masse m=10kg est attaché à une corde inextensible et de masse négligeable.

La corde est enroulée sur un cylindre de rayon R=12cm et de masse M tel que M=4.m.

Le corps descend après avoir été libéré sans vitesse initiale. On néglige les frottements.

  1. Faire le bilan des forces appliquées sur le système (C),(s).
  1. En appliquant le T.E.C sur le corps (S), déterminer l’expression de WT en fonction de R, m, gd et VB.
  1. En appliquant le T.E.C sur le cylindre (C), déterminer l’expression de WT' en fonction de RM et VB.
  1. Montrer que l’expression de la vitesse acquise par le corps (S) est VB=23.g.d.
  1. Sachant que la tension de la corde reste constante au cours du mouvement, déterminer son intensité T.

Remarque :

  • T : La tension qui exerce la corde sur le corps (S).
  • T' : La tension qui exerce la corde sur le cylindre (C).
  • WT+WT'=0

Données :

  • Moment d’inertie du cylindre : J=12M.R2
  • g=10N.kg-1 ; d=AB=12m

 


IV- Exercice 4 (5 pts)

 

On considère la réaction entre la solution d’acide chlorhydrique et magnésium :

Mgs+2Haq+Mgaq2++H2g

Le graphe suivant représente l’évolution des quantités des réactifs en fonction de l’avancement x de la réaction :

  1. Déterminer la quantité de matière des réactifs à l’état initial.
  1. Déterminer l’avancement maximal de la réaction et le réactif limitant.
  1. Faire le bilan de matière.
  1. Définir le mélange stœchiométrique, puis déterminer la masse du magnésium m(Mg) pour que le mélange soit stœchiométrique.

Données :

  • Masse molaire : M(Mg)=24g.mol-1

 


Affichage en Diaporama