UNIVERSITÉ CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR OFFICE DU BACCALAUREAT Téléfax (221) 824 65 81 – Tél. : 824 95 92 -824 65 81 p g 09 G 18 AOI Durée : 4 heures Séries : SI-S3 – coef. 8 Epreuve du 1er groupe SCIENCES PHYSIQUES Les tables et calculat On donne les masse g. mol-l; 16 g. mol EXERCICE 1 (03 points) = 1 g. mol-l t autorisées. 01-1; M(N) = 14 Amines, amides, acides aminés et autres sont des composés organiques azotés qui jouent un rôle important dans le fonctionnement des organismes vivants, de l’être humain en particulier, en intervenant dans un grand nombre de réactions biochimiques.
Les acides a- aminés, en particulier, constituent les matières de base des polypeptides et des protéines qui peuvent intervenir dans les systèmes de régulation et jouer le rôle d’enzymes (catalyseurs biologiques). réaction de l’amine B avec l’eau. Préciser le couple acide/base auquel appartient B. (0,5 point) 1. 4 On considère une solution aqueuse de famine B de concentration initiale C. En supposant que la valeur de C est telle [OH ] a. Tracer l’allure du graphe [RCOO-] = f(t) dans le même repère qu’en 2,4) Justifier cette allure. EXERCICE 3 (05,25 points)
Des élèves se fixent comme objectif d’appliquer leurs connaissances en mécanique au « jeu de plongeon Ce jeu, réalisé à la piscine, consiste à passer au dessus d’une corde puis atteindre la surface de l’eau en un point le plus éloigné possible du point de départ avant de commencer la nage. Le bassin d’eau a pour longueur L = 20 m et est suffisamment profond. Le plongeur doit quitter un tremplin ; à ce moment son centre d’inertie G est à une hauteur hl = 1,5 m au dessus de la surface de l’eau. La corde, tendue horizontalement, est attachée à une distance = 1,6 m du tremplin.
Elle est à une hauteur h2 2 m du niveau de l’eau (voir figure ci-après). Au cours d’une simulation, les élèves font plusieurs essais en lançant, avec un dispositif approprié, un solide ponctuel à partir du point G. Les essais diffèrent par la valeur du vecteur-vitesse initial du solide ou par l’angle dudit vecteur avec l’horizontale. Le mouvement du solide est étudié dans le repère (O, verticale passan 2 l’horizontale. verticale passant par la position initiale de G et perpendiculaire au plan vertical contenant la corde. 2 On néglige les frottements et on prendra g = IO m. s . Le point O est le point d’intersection entre la la surface de Peau. La direction de l’axe est 3. 1 Lors dun premier essai, le solide est lancé du point G, à la date t O, avec une vitesse VO faisant un angle a = 450 avec fhorizontale, de valeur V O = 8 m. s et appartenant au plan vertical défini par (i k 3. 1 . 1 Etablir les équations paramétriques du mouvement du solide. En déduire l’équation cartésienne de sa trajectoire. (01 pt) 3. 1 . 2 Le solide passe-t-il au dessus de la corde ? Justifier la réponse. 0,75 pt) 3. 1-3 Au cas où le solide passe au-dessus de la corde, quelle istance le sépare-t-il de la ligne d’arrivée lorsqu’il touche l’eau ? corde vo 3 élèves voudraient que le solide touche l’eau en un point distant de 8 m de la ligne d’arrivée. Quelle doit être alors la valeur de la vitesse initiale pour a = 450 ? (0,5 pt) SCIENCES PHYSIQUES 3/4 09G18A01 Séries : SI -SB Epreuve du 1 er groupe 3. 3 Au troisième essai, le solide est lancé à t = O du point G avec une vitesse vertical défini par (i , k) et de valeur VO vo ‘ appartenant au plan = 11 m. s. 3. 3. Déterminer la valeur de l’angle a’ que doit faire VO ‘ avec ‘horizontale pour que le solide touche l’eau à 8 m de la ligne d’arrivée, comme précédemment. On montrera que la question admet deux solutions et on portera le choix sur la valeur de l’angle a’ pour laquelle la durée de chute est lus courte (le solide fait moins tre le point de départ et le 4 DE 8 permet de charger le condensateur (K en position 1) ou de le décharger (K en position 2) à travers le conducteur ohmique de GO résistance R = 10 kQ. Un dispositif (non représenté) relève à intervalles de temps réguliers, la tension LIAB = uC aux bornes du condensateur. . A la date t = O, le condensateur étant entièrement déchargé, on place l’interrupteur K en position 1 , le microampèremètre indique alors une valeur constante Figure 3 IO = 10 PA. On a représenté ci-après (graphe 1) la courbe donnant la tension uC en fonction du temps t. 4. 1. 1 Etablir la relation qui lie uC, C, IO et t. uC(V) 4. 1 . 2 A l’aide du graphe 1, déterminer la capacité C du condensateur. (0 point) 4. 2 Lorsque la tension aux bornes du condensateur égale UO = 6 V, on bascule Ken 2 à l’instant t = O. 8 4. 2. 1 Etablir l’équation différentielle relative à la tension uC aux bornes du condensateur à une date t.
S l’aide d’un logiciel, on a tracé la courbe donnant le logarithme népérien de uC en fonction du temps t, soit ln uC = f(t) (graphe 2). Retrouver la valeur de C à partir d’une exploitation de ce graphe. 2 3 4 Graphe 1 4. 3 On remplace le conducteur ohmique par une bobine résistive d’inductance L = 80 mH. Le condensateur est à nouveau rechargé, puis il se décharge ? travers la bobine. Un dispositif permet de suivre, pendant la décharge, l’évolution au cours du temps de uC ainsi que l’évolution de l’intensité i u courant (graphe 3). 4. 3. Entre les instants tl et t2 (voir graphe 3), le condensateur se charge-t-il ou se décharge-t-il ? Justifier la réponse. 4. 3. 2 Quel est le sens réel de circulation du courant entre tl et SCIENCESPHYSIQUES Il existe plusieurs méthodes de datation d’objets adaptées à l’âge que l’on souhaite déterminer. On peut en citer entre autres : la méthode potassium-argon et la datation par le carbone 14. Cependant cette dernière n’est pas utilisable SI la teneur résiduelle de carbone 14 est trop faible c’est-à-dire inférieure ? La demi-vie du 14C est de 5600 ans et celle du 40K de 1,5. 09 ans. 40 Les roches volcaniques contiennent du potassium K dont l’isotope 19 K est radioactif et se décompose pour donner 18 Ar constituant essentiel d’un gaz monoatomique. Lors d’une éruption volcanique, la lave, au contact de l’air perd l’argon 40Ar, c’est le dégazage de la roche. A la date de la fin de l’éruption, la lave ne contient plus d’argon. Mais celui-ci réapparaît dans le temps (presque aussitôt après) selon la radioactivité précédente. 5. 1 Ecrire l’équation de la désintégration nucléaire du potassium 9 K en argon 18 Ar en précisant les lois de conservation utilisées.
Nommer la particule émise en même temps que le noyau fils. (01 point) -6 -4 5. 2 L’analyse d’un échantillon d’une roche basaltique, a donné 1,6610 g de 40K et 82. 10 cm d’argon (40Ar) dans les conditions normales de température et de pression. On désigne par NO (40K) le nombre de noyaux de potassium 40 ? la date t = O (fin de l’éruption), par N (40K) et N(40Ar) les nombres de no aux potassium 40 à la date t = O (fin de féruption), par N (40K) et N(40Ar) les nombres de noyaux présents dans ‘échantillon respectivement de potassium 40 et d’argon 40 à un instant t donné. . 2. 1 Rappeler l’expression de N (40K) en fonction de NO (40K), du temps t et de la constante radioactive À du potassium 40 (loi de la décroissance radioactive). (0,5 point). 5. 2. 2 En déduire la relation 5. 2. 3 K) Calculer l’âge approximatif de la roche compté à partir de la fin de l’éruption volcanique. (0,75 point) 5. 3 Sur un autre site archéologique des ossements ont été trouvés. Pour dater ces derniers on a procédé par dosage isotop n 40 et du potassium 40 8
