DS n°1 de Physique et de Chimie – Niveau seconde

2nde …..Mercredi 7 octobre 2015
Durée : 1h00
Calculatrice autorisée
DS n°1 de Physique et de Chimie – Niveau seconde
Soignez la rédaction et la présentation de votre devoir. Numérotez correctement les questions.
Donner les expressions littérales puis les applications numériques. Justifier vos réponses.
L’énoncé est à rendre avec votre copie
Exercice 1 : Ecriture scientique – Ordre de grandeur
1) a) Classer les longueurs suivantes par ordre croissant : 109 nm ; 104 μm ; 104 mm ; 10 –3 cm.
1m,
10-2m, 10 m,
10-5 m
1pt
10 –3 cm<104 μm <109 nm <104 mm
b) Le rayon RA d’un atome de sodium est de 0,183 milliardième de mètre. Écrire ce nombre en utilisant les
puissances de 10. : 1,83x10-10 m
Ecrire ce nombre en utilisant un sous-multiple du mètre mieux
adapté. : 0,183 nm ou 183 pm
1pt
2) a) Écrire les nombres suivants en notation scientifique puis en donner l’ordre de grandeur :
a = 0,0023 ; b = 158 000 ; c = 0,00150 ; d = 10200
a = 0,0023
b = 158 000
c = 0,00150
Notation scientifique
Ordre de grandeur
2,3×10-3
10-3
1,58000×105
105
1,50×10-3
10-3
d = 10200
2pts
1,0200×104
104
b) Exprimer les distances suivantes en mètres en utilisant la notation scientifique :
Distance terre – lune : D = 384 000 km ; rayon d’un atome d’aluminium : R = 0,125 nm.
D=3,84x108 m
;
R=1,25x10-10 m
1pt
Exercice 2 : Utilisation d’un laser
1) La lumière d’un laser parcourt une distance d = 45 km en une durée t = 0,24 ms dans le cœur en verre d'une
fibre optique d'un réseau de télécommunications.
Calculer en m.s1 la vitesse v de propagation de la lumière dans le cœur de la fibre optique.
݀
45000
1pt
‫=ݒ‬
=
= 1,9‫ݔ‬10଼݉ . ‫ିݏ‬ଵ
∆‫ ݐ‬2,4‫ݔ‬10ିଶ
2) Des réflecteurs ont été placés sur la Lune lors des différentes missions américaines Apollo. Une émission laser en
direction de celle-ci met 2,56 s pour revenir à son point de départ.
0,5pt
a) Quelle est la vitesse c de propagation de la lumière dans le vide ? 3,0x108 m.s-1
b) En déduire la distance D entre la Lune et la Terre ?
1pt
૛ࢊ = ࢜× ࢚
࢜ × ࢚ ૜, ૙ × ૚૙ૡ × ૛, ૞૟
ࢊ=
=
= ૜, ૡ × ૚૙ૡ࢓ .
૛
૛
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Exercice 3 : Electrocardiogramme
La figure ci-dessous présente des extraits d'électrocardiogrammes (ECG) de deux patients obtenus avec la même
échelle.
Le patient 1 ne présente aucun problème cardiaque.
Le patient 2 souffre d'arythmie : au repos, son cœur ne bat pas toujours régulièrement.
1) Identifier l'ECG du patient 2 en justifiant votre réponse. Le patient 2 a un ECG qui n’est pas périodique. Ses
battements cardiaques sont irréguliers.
0,5pt
2) Déterminer la période puis calculer la fréquence cardiaque du patient 1 en Hz.
T1= 0,4s x 3div=1,2s ;
f1=1/1,2=0,83 Hz
2pts
3) a) En déduire le nombre N de pulsations cardiaques que peut ressentir le patient 1 s'il prend son pouls
pendant 1 minute. 0,83 battement par seconde x60=50 battements par minute.
1pt
b) A priori, subit-il un effort ou est-il au repos ? Il est au repos, parce que notre cœur bat en moyenne 60 à
80 fois par minute. Et en accélération le cœur se met à battre plus de 100 fois par minute.
0,5pt
4) Le patient 1 effectue une course rapide sur un tapis roulant.
Comment serait modifié son ECG si on conserve la même échelle ? La fréquence et la tension maximale
augmenteront, mais la période diminuera.
1pt
Angle de réfraction r
Rayon réfracté
Exercice 4 : Qui a raison ?
Normale
Dioptre
Jojo est en séance de TP. Afin d’étudier la réfraction de la lumière, il
utilise le dispositif suivant (lampe avec ½ cylindre sur plateau tournant) :
1) Jojo est un peu perdu. Aidez-le en annotant le schéma avec les
indications suivantes : normale, dioptre, rayon réfracté, rayon
incident, angle d’incidence i, angle de réfraction r.
r
Lampe
i
Rayon incident
Angle d’incidence i
1pt
Jojo ne comprend pas pourquoi le rayon traverse la partie courbée du demi-cylindre sans être dévié. Expliquez-le
lui. Quand le faisceau laser arrive perpendiculairement à la surface rectangulaire du demi-cylindre la
lumière ne dévie pas.
1pt
2) Jojo a réalisé des mesures suivantes mais n’a pas terminé de compléter son tableau :
i (degrés)
0
10
20
30
40
50
60
70
r (degrés)
0
7
13
19,5
25
31
35,5
39
sin i
0
0,17
0,50
0,64
0,77
0,87
sin r
0
0,12
0,34
0,22
0,33
0,42
0,52
0,58
0,94
0,63
Complétez le tableau pour lui.
0,5pt
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3) Construisez sur le papier millimétré ci-dessous la représentation graphique des variations de sin i en fonction de
sin r.
3pts
4) Interprétez le graphique et déterminez la loi qui est ainsi vérifiée. Les sinus des angles de réfraction et
ୱ୧୬ ௜
d’incidence sont liés par une relation de proportionnalité : ୱ୧୬ ௥ = ݇ ou k=nr/ni.
1pt
5) Le demi-cylindre contient un liquide incolore et transparent. Jojo pense qu’il s’agit d’eau et son binôme Gigi
pense qu’il s’agit de glycérol. Qui a raison ? Détaillez votre raisonnement.
Données :
nair = 1,00 ; neau = 1,33 ; nglycérol = 1,50.
Le tableur Excel propose pour cette représentation graphique, l’équation : y = 1,50 x (avec ses propres notations.
y/x= sin i/sin r=1,50
݊௥
= 1,50
݊௜
Ou ni=1, alors nr=1,50-> Le semi-cylindre contient du glycérol.
1pt
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