SECONDE : ÉVALUATION ÉCRITE 5 : 1516

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1 SECONDE : ÉVALUATION ÉCRITE 5 : Étude de la trajectoire d'un mobile. Un mobile autoporteur (il se déplace sans frottements) peut tourner autour d un point fixe en restant dans un plan horizontal. Un fil relie le point fixe et l objet mobile ; au cours de la séquence, le fil casse. La trajectoire du centre d'inertie du mobile a été relevée par exploitation de la vidéo par un logiciel dédié (voir ci-dessous). La durée entre deux positions successives du mobile vaut Δt = 80 ms Décrivez le mouvement et la trajectoire du mobile avant et après la rupture du fil en justifiant les réponses. Avant la rupture du fil, la trajectoire est circulaire et le mouvement est uniforme (points équidistants) Après la rupture du fil, la trajectoire est rectiligne et le mouvement est uniforme U5_1516_corr.odt Page 1 sur 5 2NDE-JFC

2 1.2. En exploitant le relevé, déterminez les distances (réelles) entre les points 20 et 22, ainsi qu'entre les point 53 et 55. entre 20 et 22 Δ x = 0,50 m 14 mm = 0,053 m 132 mm entre 53 et 55 Δ x = 0,50 m 14 mm = 0,053 m 132 mm 1.3. En exploitant le relevé, déterminez la vitesse du mobile avant et après la rupture du fil avant la rupture v = Δ x = 0,053 m = 0,33 m/s Δt 016 s après la rupture v = Δ x = 0,053 m = 0,33 m/s Δt 016 s 1.4. Proposez une raison physique qui explique que les deux trajectoires ne sont pas identiques. Une force s'exerce sur le mobile avant la rupture du fil, par la suite le mouvement du mobile se fait en ligne droite à vitesse constante (principe d'inertie) 2. Étude d'une chronophotographie (faites les mesures sur la photo et rédigez sur copie) La montage chronophotographique ci-dessous montre swing d'un golfeur ; le club du golfeur mesure 120 cm et la durée séparant deux images (elles sont superposées dans le montage) successives vaut 10 ms. U5_1516_corr.odt Page 2 sur 5 2NDE-JFC

3 2.1. Décrivez : la trajectoire de la tête du club et la nature de son mouvement trajectoire circulaire, mouvement accéléré (jusqu'à la position 9) puis ralenti la trajectoire de la balle (ce qu'on en voit sur le photomontage) et la nature de son mouvement. trajectoire rectiligne, mouvement uniforme (points équidistants) 2.2. À quelle(s) position(s) la vitesse de la tête du club est-elle la plus grande? Justifiez. Autour de la position 9, c'est là que les écarts entre les positions sont les plus grands 2.3. Expliquez comment la taille du club vous permet de déterminer les vraies distances. Elle permet de trouver l'échelle de la photo (3,2 cm pour 120 cm) 2.4. Déterminez : - la vitesse de la tête du club au moment de l'impact avec la balle (position 9, en mètre par seconde puis en kilomètre par heure) entre les positions 8 et 10 : Δ x = 120 cm 3,2 cm 3,6 cm = 135 cm v = Δ x Δt = 135 cm 20 ms = 675 m/s soit v = 675 m 1 s 3600 s 1 h = 2, m/s = 243 km /h - la vitesse de la balle (en mètre par seconde puis en kilomètre par heure). 120 cm entre les positions 8 et 10 : Δ x = 4,7 cm = 176 cm 3,2 cm v = Δ x Δt = 176 cm 20 ms = 881 m/s soit v = 881 m 1 s 3600 s 1 h = 3, m/ s = 317 km /h U5_1516_corr.odt Page 3 sur 5 2NDE-JFC

4 3. Familles dans la classification périodiques 3.1. Donnez les noms de deux halogènes : chlore, brome 3.2. Donnez les noms de deux alcalins. sodium, potassium 3.3. Sur la classification périodique ci-dessous, situez la famille des alcalins, des halogènes, des gaz inertes. Colonne 1 Colonne 2 Colonne 13 Colonne 14 Colonne 15 Colonne 16 Colonne 17 Colonne 18 H He Li Be B C N O F Ne Na sodium Mg Al Si P S Cl chlore Ar K potassium Ca Ga Ge As Se Br brome Kr 3.4. Décrivez une expérience permettant d affirmer qu'une solution contient des ions halogénures. Dans un tube à essai, on verse quelques gouttes d'une solution de nitrate d'argent dans une solution contenant des ions halogénure (F -, Cl -, Br -, I - ) on observe un précipité (blanc, qui noircit à la lumière). 4. La classification de Mendeleïev. En 1869, Dimitri Mendeleïev présente un tableau qui permet de classer les éléments chimiques tableau a servi de base à la classification actuelle. Ce Il était apparu depuis longtemps, qu il existait des familles naturelles d éléments dont les divers membres manifestaient un comportement chimique très voisin comme le groupe des halogènes. La prise en considération des masses atomiques des éléments allaient permettre à Dimitri Mendeleïev ( ) de proposer sa célèbre classification périodique des éléments Classant les éléments connus suivant leurs masses atomiques croissantes, il les positionne de telle façon que les éléments dont le comportement chimique est apparenté, se trouvent sur une même ligne de sa classification... Mais le succès le plus étonnant fut la découverte d éléments dont il avait prévu l existence et auxquels une place de son tableau avait été réservée, bien qu ils fuissent encore inconnus. L isolement du gallium, du scandium, du germanium dont les propriétés avaient été théoriquement pressenties et annoncées vint confirmer avec éclat la justesse de l intuition du chimiste Russe. Lorsqu en 1894 l anglais Ramsay découvrira dans l atmosphère certains gaz rares qui ne possèdent pratiquement aucune réactivité, on ajoutera une colonne verticale supplémentaire au tableau de la classification des éléments, ce qui, finalement, ne fera qu ajouter encore de la cohérence à la classification de Mendeleïev. U5_1516_corr.odt Page 4 sur 5 2NDE-JFC

5 Histoire générale des sciences, René Taton, éditions PUF I II III IV V H = 1 Ti = 50 V = 51 Cr = 52 Mn = 55 Fe = 56 Ni = Co = 59 Cu = 63,4 Zr = 90 Nb = 94 Mo = 96 Rh = 104,4 Ro = 104,4 Pd = 106,6 Ag = 108 Li = 7 Be = 9,4 B = 11 C = 12 N = 14 O = 16 F = 19 Na = 23 Mg = 24 Al = 27,4 Si = 28 P = 31 S = 32 Cl = 35,5 K = 39 Zn = 65,2? = 68? = 70 As = 75 Se = 79,4 Br = 80 Rb = 85,4 Cd = 112 Ur = 116 Sb = 118 Sn = 122 Te = 128? I = 127 Cs = 133 Ca = 40? = 45? Er = 56? Yt = 60? In = 75,6 Sr = 87,6 Ce = 92 La = 94 Di = 95 Th = 118? Ba = 137 Première classification périodique de Mendeleïev Recherchez les éléments (nom et symbole) du groupe des halogènes et des métaux alcalins que note Mendeleïev dans sa classification (soulignez les symboles sur la classification ci-dessus). Observez comment les halogènes sont placés dans la classification de Mendeleïev et dans la classification actuelle. Précisez la différence : en colonne et en ligne Donnez les deux critères qu utilise Mendeleïev pour établir sa classification : masse atomique croissante et propriétés chimiques voisines Précisez la famille d éléments que Mendeleïev ne connaissait pas en 1869 : les gaz rares (ou inertes) Expliquez pourquoi ces éléments n ont pas pu être mis en évidence à l époque : ils sont inertes chimiquement (ils ne réagissent pas, donc on ne peut pas percevoir leur existence) Où placeriez-vous ces éléments dans la première classification périodique de Mendeleiev? (vous pouvez dessiner un trait de couleur sur le document) : en magenta U5_1516_corr.odt Page 5 sur 5 2NDE-JFC