Table des matières. Caractéristiques des ondes 33. La démarche scientifique 7. Ondes et particules 13. Propriétés des ondes 61

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1 Table des matières Introduction La démarche scientifique 7 1 Les compétences de la classe de Terminale S 8 A. Restituer ou mobiliser des connaissances ou des savoirs (RCO ou S) 8 B. S approprier (APP) 8 C. Analyser (ANA) 8 D. Réaliser (REA) 9 E. Valider (VAL) 9 F. Communiquer (COM) 9 G. Être autonome et faire preuve d initiative (AUT) 10 2 Récapitulatif des exercices illustrant les compétences 10 Chapitre 1 Ondes et particules 13 Cours 14 1 Rayonnements dans l Univers. Absorption de rayonnements par l atmosphère terrestre Les rayonnements dans l Univers Ondes électromagnétiques et absorption atmosphérique 15 2 Les ondes dans la matière. Houle, ondes sismiques, ondes sonores La houle Une onde sismique L onde sonore 17 3 Détecteurs d ondes et de particules Détection d ondes électromagnétiques et de particules Détection d ondes mécaniques 18 Exercices 19 Corrigé des exercices 27 Chapitre 2 Caractéristiques des ondes 33 Cours 34 1 Les ondes progressives Dimension d une onde Onde transversale et longitudinale Détermination de la célérité d une onde 35 2 Les ondes progressives périodiques : les ondes sinusoïdales Double périodicité Relation entre la période temporelle et la période spatiale 36 3 Les ondes sonores et ultrasonores Les ondes sonores Intensité sonore et niveau d intensité sonore Analyse spectrale d un son 37 Exercices 41 Corrigé des exercices 52 Chapitre 3 Propriétés des ondes 61 Cours 62 1 La diffraction Le phénomène de diffraction Grandeur caractéristique du phénomène de diffraction Diffraction en lumière polychromatique Applications et problèmes causés par la diffraction 64 2 Les interférences Le phénomène d interférences Notion de décalage temporel Notion de différence de marche Interférences des ondes mécaniques Interférences des ondes lumineuses

2 3 L effet Doppler L effet Doppler L effet Doppler Fizeau en astrophysique 68 Exercices 69 Corrigé des exercices 81 Chapitre 4 Analyse spectrale 89 Cours 90 1 Spectres UV-visible Principe Le spectre UV visible Couleur d un composé chimique 91 2 Spectres infrarouge ou IR Principe Le spectre IR Détermination de groupes caractéristiques Détection des liaisons hydrogène 94 3 Spectres RMN du proton Principe Le spectre RMN Analyse d un spectre RMN 96 Exercices 98 Corrigé des exercices 108 Chapitre 5 Cinématique et dynamique newtoniennes 117 Cours Référentiel d étude Notion de référentiel Quelques référentiels Le référentiel galiléen Outils de la cinématique du point La position La vitesse L accélération La quantité de mouvement Cinématique du point Mouvement rectiligne d un point Mouvement circulaire d un point Les lois de la dynamique ou lois de Newton Première loi de Newton ou principe d inertie Deuxième loi de Newton ou principe fondamental de la dynamique Troisième loi de Newton ou principe des actions réciproques 126 Exercices 127 Corrigé des exercices 134 Chapitre 6 Mouvement dans un champ uniforme 143 Cours Mouvement dans le champ de pesanteur uniforme Champ de pesanteur uniforme Étude théorique du mouvement d un projectile dans un champ de pesanteur uniforme Caractéristiques de la trajectoire du projectile Cas particulier de la chute libre sans vitesse initiale Mouvement dans le champ électrostatique uniforme Champ et force électrostatique uniforme Étude théorique du mouvement d une particule chargée dans un champ électrostatique uniforme 150 Exercices 151 Corrigé des exercices

3 Chapitre 7 Mécanique céleste. Mouvements des satellites 171 Cours Mouvement d un satellite Mouvement et vitesse d un satellite Période de révolution Lois de Kepler Première loi de Kepler : Loi des orbites Deuxième loi de Kepler : Loi des aires Troisième loi de Kepler : Loi des périodes Application à la Terre Mouvement de la Terre autour du Soleil Mouvement des satellites terrestres 175 Exercices 176 Corrigé des exercices 183 Chapitre 8 Travail et énergie mécanique 189 Cours Travail d une force Transfert d énergie par travail mécanique Travail d une force constante Forces conservatives ou non conservatives Travail de quelques forces Travail du poids dans un champ de pesanteur uniforme Travail de la force électrique dans un champ électrostatique uniforme Travail de la force de frottement sur une trajectoire rectiligne Conservation de l énergie mécanique Énergies potentielles associées à des forces conservatives Définition de l énergie mécanique Transferts énergétiques au cours d un mouvement 195 Exercices 196 Corrigé des exercices 203 Chapitre 9 Oscillateurs et mesure du temps 209 Cours Oscillateurs mécaniques Le pendule simple Le pendule élastique Dissipation d énergie Définition et mesure du temps Oscillateurs et mesure du temps Évolution de la mesure de la seconde Définition actuelle de la seconde Le temps atomique 214 Exercices 215 Corrigé des exercices 222 Chapitre 10 Temps et relativité restreinte 227 Cours Le postulat d Einstein Insuffisance de la mécanique classique Relativité et invariance de la vitesse de la lumière La relativité restreinte Temps en mécanique classique et en mécanique relativiste Mise en évidence de la dilatation du temps Conclusion Preuves expérimentales Pour des vitesses voisines de la célérité de la lumière Pour des vitesses très petites devant la célérité de la lumière 233 Exercices 234 Corrigé des exercices

4 Chapitre 11 Temps et évolution chimique : Cinétique et catalyse 247 Cours Cinétique Classification cinétique des réactions Durée d une transformation Évolution des quantités de matière en fonction du temps Suivi de l évolution d une réaction Temps de demi-réaction Facteurs cinétiques et catalyse Les facteurs cinétiques La catalyse 251 Exercices 253 Corrigé des exercices 261 Chapitre 12 Représentation spatiale des molécules 267 Cours Représentation des molécules Les différentes formules La représentation de Cram : Une formule spatiale Stéréoisomérie de conformations Atomes de carbone asymétriques et chiralité Atome de carbone asymétrique Molécules chirales Stéréoisomérie de configuration Enantiomérie Diastéréoisomérie Bilan Propriétés des stéréoisomères Propriétés physiques et chimiques Propriétés biologiques 273 Exercices 274 Corrigé des exercices 281 Chapitre 13 Transformation en chimie organique 289 Cours Aspect macroscopique d une transformation organique Modification au cours d une transformation en chimie organique Catégories de réaction en chimie organique Aspect microscopique et mécanisme réactionnel Électronégativité et polarisation des liaisons Sites donneurs et accepteurs de doublets d électrons Le mécanisme réactionnel 295 Exercices 296 Corrigé des exercices 304 Chapitre 14 Réaction chimique par échange de proton 311 Cours ph d une solution aqueuse Définition du ph Mesure du ph Théorie de Brönsted et couple acido basique Réaction totale et limitée Réaction totale et équilibre chimique Déplacement d un équilibre chimique Couples de l eau et produit ionique L eau Solutions acide, basique et neutre Les acides et les bases. Constante d acidité Acide fort, base forte Acides et bases faibles : Constante d acidité Le domaine de prédominance Les acides α aminés Les solutions tampons 319 Exercices 320 Corrigé des exercices

5 Chapitre 15 Transferts d énergie 339 Cours Du microscopique au macroscopique Deux descriptions de la matière Dispositifs de visualisation d atomes et de molécules Énergie des systèmes macroscopiques Transferts d énergie entre systèmes macroscopiques Les trois modes de transfert thermique Énergie interne et température Transfert thermique à travers une paroi plane Bilans énergétiques Principe de conservation de l énergie Bilan d énergie 345 Exercices 346 Corrigé des exercices 356 Chapitre 16 Introduction à la physique quantique 361 Cours Transferts quantiques d énergie Quantification des niveaux d énergie Types de transitions d énergies et domaines spectraux Absorption et émission de photons par les atomes La lumière LASER Émission stimulée Principe de fonctionnement du LASER Propriétés de la lumière LASER La dualité onde-corpuscule Onde électromagnétique et photon Particules et ondes de matière Aspect probabiliste de la physique quantique 368 Exercices 369 Corrigé des exercices 378 Chapitre 17 Enjeux énergétiques 385 Cours Chaîne énergétique Les différentes formes d énergie Chaîne énergétique Économie d énergie 387 Exercices 388 Corrigé des exercices 405 Chapitre 18 Chimie et environnement 415 Cours Chimie durable Définition Principes de la chimie durable Économie d atomes 417 Exercices 418 Corrigé des exercices 423 Chapitre 19 Contrôle de la qualité par dosage 425 Cours Introduction Les dosages par étalonnage Dosages par étalonnage utilisant la spectrophotométrie Dosages par étalonnage utilisant la conductimétrie Les dosages par titrage Définitions Schéma du montage de titrage Définition de l équivalence Stœchiométrie d un titrage Exemples de titrage 429 Exercices 432 Corrigé des exercices

6 Chapitre 20 Stratégie de synthèse en chimie organique 449 Cours Protocole de synthèse Espèces chimiques mises en jeu Choix des paramètres expérimentaux Choix du montage Choix du traitement du milieu réactionnel Choix de la technique de purification Choix de la technique d analyse Calcul du rendement d une synthèse Sécurité et coût de synthèse Sélectivité en chimie organique Composé polyfonctionnel R é a c ti f s c h i m i o s é l e c ti f s Protection de fonctions 455 Exercices 458 Corrigé des exercices 473 Chapitre 21 Numérisation 483 Cours Signal analogique et signal numérique Définition d un signal La conversion analogique numérique Étape de la numérisation d un signal Images numériques La pixellisation Principe du codage de l image Caractéristiques d une image numérique Stockage optique Écriture de données sur un disque optique Principe de la lecture optique Capacité de stockage 490 Exercices 491 Corrigé des exercices 504 Chapitre 22 Transmission 511 Cours Chaîne de transmission d informations Procédés physiques de transmission Propagation libre et propagation guidée Mode de transmission dans une fibre optique Le débit binaire Atténuation du signal 513 Exercices 515 Corrigé des exercices 524 Aides personnalisées Changement d unité Tableau de conversion Réaliser une conversion Convertir des surfaces et des volumes Changement d unité de grandeur ayant des unités multiples Présentation du résultat Chiffres significatifs La notation ou écriture scientifique Ordre de grandeur Incertitudes de mesures Erreurs et notions associées Incertitudes et notions associées Analyse dimensionnelle Unités du système international (USI) L équation aux dimensions et l analyse dimensionnelle Oxydoréduction Notions d oxydoréduction Ajuster une équation d oxydoréduction Nomenclature en chimie organique Généralités Les hydrocarbures Les composés oxygénés Les composés halogénés Les composés azotés