DS N°3 de Sciences Physiques Exercice 1 : Objectif Mars : la

DS N°3 de Sciences Physiques Exercice 1 : Objectif Mars : la mission MSL et son rover Curiosity Mars Science Laboratory est la nouvelle mission de l’agence spatiale américaine (NASA) visant à explorer la planète rouge. Depuis 1960, une trentaine de missions martiennes ont permis de découvrir que l’eau a probablement déjà coulé sur son sol. Reste à savoir si des formes de vie microscopique auraient pu s’y développer : la réponse pourrait être apportée par cette mission et son robot XXL, le rover Curiosity. Ce rover Curiosity, se déplace sur 6 roues, mesure 3 mètres de long et pèse 900 kg, le poids d’une petite voiture. Cet engin, qu’on appelle un rover, a été lancé en direction de Mars le 25 novembre 2011 du centre spatial Kennedy en Floride (États-­‐Unis). Après 9 mois de croisière, il s’est posé sur Mars en août 2012. Curiosity est la pièce maîtresse de mission MSL dont l'objectif principal est de répondre à la question : Mars a-­‐t-­‐elle pu être habitable dans le passé? Curiosity devrait apporter des éléments de réponse grâce à ses 10 instruments scientifiques. Pendant deux ans, il analysera, la composition chimique, la minéralogie et les caractéristiques physiques du sol, des roches et de l’atmosphère martiennes. MSL est la mission la plus ambitieuse jamais entreprise par la NASA pour l’exploration de Mars. Données : • Masse de la planète Mars : mM = 6,42 x 10 23 kg • Rayon de mars : RM = 3396 km • Constante de gravitation Universelle : G = 6,67 x 10 -­‐ 11 S.I 1 – Quelle erreur l’auteur du texte a t-­‐il commis dans la phrase en gras et en italique ? 2 – On étudie le déplacement de Curiosity dans le référentiel Martien, et non le référentiel « Marsocentrique ». Expliquer la différence entre ces deux référentiels en donnant aussi les vitesses du Robot dans les deux référentiels. 3 – Rappeler l’expression (la formule) de la force de gravité s’exerçant entre deux objets de masse mA et mB, séparés par une distance d. 4 – Préciser les unités de chaque terme. 5 -­‐ Déduire de la question précédente l’expression (la formule) de la pesanteur sur mars. On la notera gM. La calculer. 6 -­‐ Calculer le poids de Curiosity sur Mars. 7 – Phobos est le plus gros satellite naturel de Mars. Mars exerce sur Phobos une force de 4,9x1015 N. En déduire la masse de Phobos. Données : Distance Mars – Phobos : 9377 km Exercice 2 : Poids et Masse La formule permettant de calculer le poids d’un objet sur un astre est donnée par la relation : P = mObjet . gAstre P est le poids en Newton, m la masse en kilogramme, et gAstre l’accélération de la pesanteur N.kg-­‐1. 1 – Comment retrouve-­‐t-­‐on cette formule à partir de la relation de la gravitation universelle ? Bien détailler. 2 – De quoi dépend gAstre ? 3 – Calculer gJupiter 4 – Un élève pèse 60 kg. Calculer son poids sur Terre et sur Jupiter. Conclure. Données : Rayon de Jupiter: 71 492 km Masse de Jupiter: 1,9×1027 kg Constante gravitation universelle : 6.67 10-­‐11 SI (Système International) gTerre: 10 N.kg-­‐1 Exercice 3 : Structure électronique de l'atome et formation des ions. 1 -­‐ Quelles sont les structures électroniques des éléments soufre 16S et magnésium 12Mg ? 2 -­‐ Qu'est-­‐ce que la couche électronique externe d'un atome ? Quelle est celle de l'atome de soufre ? 3 -­‐ Le soufre et le magnésium sont-­‐ils stables sous cette forme ? Justifier. 4 -­‐ Quelle règle respectent ces deux atomes pour se stabiliser ? 5 -­‐ Qu'est-­‐ce qu'un ion ? Comment appelle-­‐t-­‐on un ion positif ? 6 -­‐ Quels ions le soufre et le magnésium forment-­‐ils ? Pourquoi ? Exercice 4 : Compléter le tableau directement sur le sujet. Bien rendre votre sujet avec la copie. Nom de Magnésium Carbone Chlore Chlore Helium Sodium l’atome 24 Mg 13 C 37 Cl 35 Cl Symbole He Na 12
6
17
17
Nombre de 2 protons Nombre de 2 12 neutrons Nombre 11 d’électrons