EXERCICE : De la vitamine C dans la rose Le fruit de la rose ou de l églantier est nommé cynorhodon Il est très utilisé en phytothérapie pour prévenir la fatigue et renforcer les défenses immunitaires Il contient des tanins, les vitamines A et B et il est aussi très riche en vitamine C ou acide ascorbique La teneur en vitamine C du cynorhodon peut atteindre de 800 mg à plus de 1200 mg pour 100 g On trouve en pharmacie de l extrait de cynorhodon sous forme de gélules La formule de l acide ascorbique est donnée ci-contre : Dans la suite de l exercice, on notera l acide ascorbique sous la forme AH, acide du couple AH/A - On désire comparer l apport en vitamine C d une gélule de cynorhodon de 1g avec celui d un comprimé de type Laroscorbine 500, contenant de la vitamine C de synthèse On réalise le protocole expérimental suivant : On dissout le contenu d une gélule de cynorhodon, dans une fiole jaugée de 100,0 ml en utilisant de l eau distillée Puis, on réalise le titrage ph-métrique de 10mL de la solution obtenue à l aide d une solution aqueuse d hydroxyde de sodium de concentration molaire C b = 0,010 moll -1 Données : Masses molaires atomiques : M H = 1,0 gmol -1 ; M C = 12,0 gmol -1 ; M O = 16,0 gmol -1 Question : Un comprimé de Laroscorbine 500 contient 500 mg d acide ascorbique Quel est, entre la gélule de cynorhodon et le comprimé de Laroscorbine, le composant le plus riche en vitamine C? Évolution du ph en fonction du volume de solution d hydroxyde de sodium ajouté
Correction : éléments de réponses Analyser : La vitamine C est un acide, on peut le doser avec la soude en réalisant un dosage par titrage A partir de l équation de dosage et des données, on pourra calculer la masse de vitamine C dans une gélule Réaliser : Formule brute de la vitamine C : C 6 H 8 O 6 Masse molaire de la vitamine C : M(C 6 H 8 O 6 ) = 6 12,0 + 8 1,0 + 6 16,0 = 176,0 gmol 1 Équation de la réaction de support du titrage : AH (aq) + HO (aq) = A (aq) + H 2 O (l) À l équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques de l équation du titrage donc : n(ah) fiole = n(ho ) versée En utilisant la méthode des tangentes parallèles, on obtient les coordonnées du point équivalent E (V be = 5,2 ml ; ph E = 7,9) n AH = n(ho ) versée = C b V be = 0,010 5,2 10 = 5,2 10 5 mol On n a dosé que 10mL sur les 100ml préparés donc il y a 10 fois plus de quantité de matière dans la gélule entière : m AH = 10n AH M AH = 10 5,2 10 5 176 = 0,092 g = 92 mg Valider : Un comprimé de Laroscorbine 500 contient 500 mg de vitamine C; le comprimé est donc plus riche en vitamine C que la gélule de cynorhodon (500 mg > 92 mg) La gélule de cynorhodon de 1g contient au maximum 1g de fruit, La teneur en vitamine C du cynorhodon atteint de 800 mg à plus de 1200 mg pour 100 g, donc on ne devrait pas avoir plus de 12mg de vitamine C Donc, la gélule ne contient pas un extrait de fruit brut mais un extrait de fruit concentré en vitamine C Par ailleurs, on a supposé qu il n y avait qu un seul acide dosé au cours de l expérience, or, dans le fruit, il y a peut-être d autres acides naturels, on a peut-être surestimé la quantité d acide ascorbique ATTENTION À VOS OREILLES Nos oreilles sont fragiles Une trop grande intensité sonore peut les endommager de façon irréversible Pour prévenir ce risque, il existe des protections auditives de natures différentes selon leur type d utilisation On peut distinguer, par exemple, deux catégories de bouchons d'oreilles : - les bouchons en mousse (ou les boules en cire), à usage domestique Ce sont largement les plus courants Ils sont généralement jetables, de faible coût et permettent de s'isoler du bruit Ils restituent un son sourd et fortement atténué - les bouchons moulés en silicone, utilisés par les musiciens Ils sont fabriqués sur mesure et nécessitent la prise d'empreinte du conduit auditif Ils sont lavables à l'eau et se conservent plusieurs années Ils conservent la qualité du son Leur prix est relativement élevé L'objectif de l'exercice est de comparer le comportement acoustique des bouchons en mousse et des bouchons moulés, lorsque l'auditeur qui les porte écoute le son émis par une flûte à bec 1 Analyse de la note la 4 d une flûte à bec Le musicien joue la note la 4 À l'aide d'un système d'acquisition, on enregistre le son émis par la flûte On obtient l'enregistrement du signal électrique correspondant (figure 1) 11 En utilisant la figure 1, déterminez la fréquence du son émis 12 Cette fréquence étant celle du mode fondamental, quelles sont les fréquences des harmoniques de rangs 2 et? 2 Comparaison de la qualité acoustique d'un bouchon en mousse et d'un bouchon moulé en silicone à partir d un document publicitaire On s'intéresse ici à la qualité du son perçu par un auditeur muni de protections auditives On rappelle la valeur de l intensité de référence I 0 = 1,0 10 12 Wm 2 qui intervient dans le calcul du niveau sonore Sur un document publicitaire, un fabricant fournit les courbes d'atténuation correspondant aux deux types de bouchons (figure 2) On représente ainsi la diminution du niveau sonore due au bouchon en fonction de la fréquence de l'onde qui le traverse
21 Une pratique musicale régulière d'instruments tels que la batterie ou la guitare électrique nécessite une atténuation du niveau sonore Cependant, cette atténuation ne doit pas être trop importante afin que le musicien entende suffisamment ; elle ne doit donc pas dépasser 25 dba Indiquer pour chaque bouchon si le critère précédent a été respecté 22 En utilisant la courbe d atténuation (figure 2), indiquer si un bouchon en mousse atténue davantage les sons aigus ou les sons graves Commenter la phrase du texte introductif : "Ils (les bouchons en mousse) restituent un son sourd" Comparaison de la qualité acoustique d'un bouchon en mousse et d'un bouchon moulé en silicone à partir d une expérience Un dispositif adapté permet d'enregistrer le son émis par la flûte et ceux restitués par les deux types de bouchons lorsqu un musicien joue la note la 4 Les spectres en fréquence de ces sons sont représentés figure, figure 4 et figure 1 En justifiant, indiquer si le port de bouchon en mousse modifie : - la hauteur du son? - le timbre du son? Même question pour le bouchon moulé en silicone 2 Commenter la phrase du texte introductif : "Ils (les bouchons moulés) conservent la qualité du son" 4 Une exposition prolongée à 85 dba est nocive pour l'oreille humaine Durant un concert de rock, un batteur est soumis en moyenne à une intensité sonore I = 1,0 10 2 Wm 2 Le batteur est porteur de bouchons moulés en silicone correspondant au document publicitaire En explicitant votre raisonnement, précisez si ses facultés auditives peuvent être altérées au cours du concert? SURFER SUR LA VAGUE La houle est un train de vagues régulier généré par un vent soufflant sur une grande étendue de mer sans obstacle, le fetch En arrivant près du rivage, sous certaines conditions, la houle déferle au grand bonheur des surfeurs! Les documents utiles à la résolution sont rassemblés à la fin de l exercice Donnée : intensité de la pesanteur : g = 9,8 ms -2 1 La houle, onde mécanique progressive 11 Pourquoi peut-on dire que la houle est une onde mécanique progressive? 12 Il est possible de simuler la houle au laboratoire de physique avec une cuve à ondes en utilisant une lame vibrante qui crée à la surface de l eau une onde progressive sinusoïdale de fréquence f = Hz On réalise une photographie du phénomène observé (document 1 ci-contre) Déterminer, en expliquant la méthode utilisée, la vitesse de propagation v de l onde sinusoïdale générée par le vibreur 1 Au large de la pointe bretonne, à une profondeur de 000 m, la houle s est formée avec une longueur d onde de 60 m En utilisant le document 2, calculer la vitesse de propagation v 1 de cette houle En déduire sa période T 14 Arrivée de la houle dans une baie 141 Sur la photographie aérienne du document, quel phénomène peut-on observer? Quelle est la condition nécessaire à son apparition? 142 Citer un autre type d onde pour laquelle on peut observer le même phénomène 2 Surfer sur la vague La houle atteint une côte sablonneuse et rentre dans la catégorie des ondes longues
21 Calculer la nouvelle vitesse de propagation v 2 de la houle lorsque la profondeur est égale à 4,0 m, ainsi que sa nouvelle longueur d onde λ 2 Les résultats obtenus sont-ils conformes aux informations données dans le document 4? 22 Pour la pratique du surf, la configuration optimale est : - à marée montante c'est-à-dire entre le moment de basse mer et celui de pleine mer ; - avec une direction du vent venant du Sud-Ouest Un surfeur consulte au préalable un site internet qui lui donne toutes les prévisions concernant le vent, la houle et les horaires des marées (document 5) Proposer en justifiant, un créneau favorable à la pratique du surf entre le jeudi et le samedi juin 2012 2 Un autre phénomène très attendu par les surfeurs, lors des marées importantes est le mascaret Le mascaret est une onde de marée qui remonte un fleuve Cette onde se propage à une vitesse v de l ordre de 5,1 ms -1 Le passage du mascaret étant observé sur la commune d Arcins à 17h58, à quelle heure arrivera-t-il à un endroit situé à une distance d = 1 km en amont du fleuve? Document 2 : Vitesse de propagation des ondes à la surface de l eau - cas des ondes dites «courtes» (en eau profonde) : longueur d onde λ faible devant la profondeur h g de l océan (λ < 0,5 h) v 2 - cas des ondes dites «longues» (eau peu profonde) : longueur d onde λ très grande devant la profondeur de l océan (λ > 10h) v gh g est l intensité du champ de pesanteur terrestre D après http://ifremerfr/ Document : Photographie aérienne de l arrivée de la houle dans une baie Document 4 : Déferlement des vagues sur la côte En arrivant près de la côte, la houle atteint des eaux peu profondes Dès que la profondeur est inférieure à la moitié de la longueur d onde, les particules d eau sont freinées par frottement avec le sol La houle est alors ralentie et sa longueur d onde diminue Ces modifications des caractéristiques de l onde s accompagnent d une augmentation d amplitude La période est la seule propriété de l onde qui ne change pas à l approche de la côte Ainsi en arrivant près du rivage, la vitesse des particules sur la crête est plus importante que celle des particules dans le creux de l onde, et lorsque la crête n est plus en équilibre, la vague déferle D après http://ifremerfr/ Document 5 : Prévisions maritimes
GFS 062012 00 UTC 05h 08h 11h 14h 17h 20h 05h 08h 11h 14h 17h 20h 05h 08h 11h 14h 17h 20h 4 7 16 17 15 15 15 15 12 10 10 10 1 14 15 5 10 25 28 28 28 18 19 18 15 1 1 12 15 18 07 07 09 1 17 21 26 26 26 24 2 22 18 17 16 15 14 1 6 7 4 6 6 6 7 8 8 8 8 8 8 7 7 7 7 7 1 14 14 14 15 14 14 14 15 15 15 14 1 14 15 16 16 15 Tableau des marées Juin 2012 Jour Pleine mer Basse mer (h :min) (h :min) udi juin 06 :54 19 :08 00 :58 1 :10 ndredi juin 07 :1 19 :44 01 :4 1 :46 medi juin 08 :08 20 : 02 :10 14 :24 Dimanche 24 juin 08 :47 :02 02 :49 15 :04 D après http://wwwwindgurucz/fr/
1 Analyse de la note la 4 d une flûte à bec 11 On détermine la durée t de n périodes (avec n le plus grand possible), ainsi on peut exprimer la période T = t n puis la fréquence f = 1 T = n t 8 Exemple : f = (10,1 1,0) 10 = 8,8 10 2 Hz 12 harmonique de rang 2 : f 2 = 2f = 18 10 2 Hz, (2CS) harmonique de rang : f = f = 2,6 10 Hz 21 Seul le bouchon moulé respecte le critère de l atténuation inférieure à 25 dba 8T 22 Pour le bouchon en mousse l atténuation est plus grande pour les sons de fréquence supérieure à 2000 Hz, celui-ci atténue davantage les sons aigus Ce bouchon laisse mieux passer les sons graves donnant la sensation d un son sourd 1 Le bouchon en mousse ne modifie pas la fréquence du fondamental, ainsi la hauteur n est pas modifiée Par contre, il modifie le timbre car le spectre en fréquence est différent de celui de la flûte seule Le bouchon en silicone, ne modifie pas le timbre, ni la hauteur du son En effet les spectres en fréquence des figures 10 et 12 sont identiques 2 La qualité du son est caractérisée par la hauteur et le timbre Ces deux caractéristiques n étant pas altérées, la qualité du son est conservée -2 1,0 10 4 On calcule le niveau sonore L = 10 log ; L = 10 log = 1,0 10 2 dba -12 1,0 10 0 D après la figure 2, l atténuation du bouchon en silicone varie entre 20 dba et 25 dba Le batteur est alors soumis à un niveau sonore compris entre 75 et 80 dba, soit en dessous du seuil de nocivité de 85 dba Ses facultés auditives ne sont pas altérées au cours du concert 1 Analyse de la note la 4 d une flûte à bec 11 On détermine la durée t de n périodes (avec n le plus grand possible), ainsi on peut exprimer la période T = t n puis la fréquence f = 1 T = n t 8 (10,1 1,0) 10 Exemple : f = = 8,8 10 2 Hz 12 harmonique de rang 2 : f 2 = 2f = 18 10 2 Hz, (2CS) harmonique de rang : f = f = 2,6 10 Hz 21 Seul le bouchon moulé respecte le critère de l atténuation inférieure à 25 dba 8T 22 Pour le bouchon en mousse l atténuation est plus grande pour les sons de fréquence supérieure à 2000 Hz, celui-ci atténue davantage les sons aigus Ce bouchon laisse mieux passer les sons graves donnant la sensation d un son sourd 1 Le bouchon en mousse ne modifie pas la fréquence du fondamental, ainsi la hauteur n est pas modifiée Par contre, il modifie le timbre car le spectre en fréquence est différent de celui de la flûte seule Le bouchon en silicone, ne modifie pas le timbre, ni la hauteur du son En effet les spectres en fréquence des figures 10 et 12 sont identiques 2 La qualité du son est caractérisée par la hauteur et le timbre Ces deux caractéristiques n étant pas altérées, la qualité du son est conservée -2 1,0 10 4 On calcule le niveau sonore L = 10 log ; L = 10 log = 1,0 10 2 dba -12 1,0 10 0 D après la figure 2, l atténuation du bouchon en silicone varie entre 20 dba et 25 dba Le batteur est alors soumis à un niveau sonore compris entre 75 et 80 dba, soit en dessous du seuil de nocivité de 85 dba Ses facultés auditives ne sont pas altérées au cours du concert
1 La houle, onde mécanique progressive 11 La houle est une perturbation (déformation de la surface de l eau) qui se propage sans transport de matière, et qui nécessite un milieu matériel pour se propager 12 = v f donc v = f Déterminons la longueur d onde sur le document 1 : C est la plus petite distance entre deux points dans le même état vibratoire (ex : sommet de vagues) Pour plus de précision, on mesure plusieurs λ = Schéma Réalité (Ce ne sont pas les résultats que vous 5,9 cm 14 cm obtenez) 5, cm 9 5, 14 9 5, 9 = 1,4 cm = 1,4 10 2 m v = 1,4 10 2 = 0,2 ms -1 1 = 60 m et h = 000 m, donc < 0,5h Dans ces conditions, la célérité de l onde se calcule avec la formule v 1 g 2 = 9, 8 60 2 = 9,7 ms -1 = v 1 T donc T = 60 =, v 1 97 = 6,2 s Ce résultat semble cohérent avec les valeurs des périodes des vagues données dans le document5 141 Sur la photographie aérienne du document, on observe la diffraction de la houle à l entrée de la baie La diffraction sera d autant plus visible que la longueur d onde de la houle sera grande face à la dimension de l entrée de la baie 142 La lumière qui est une onde électromagnétique peut également être diffractée 21 Vitesse de propagation : pour une onde longue, on a v 2 = gh = 9, 8 4, 0 = 6, ms -1 Longueur d onde : 2 = v 2 T Le document 4 nous apprend que la période T ne change pas à l approche des côtes On reprend la valeur précédente de T 2 = 6, 6,2 = 9 m En arrivant près de la côte, on constate que v 2 < v 1 : la houle est ralentie, 2 < : la longueur d onde diminue Ces résultats sont conformes aux informations données dans le document 4 22 Il est possible de surfer le samedi après 14h24 car la marée monte, le vent est bien orienté et n est pas trop fort Le jeudi à partir de 1h10 est également un créneau possible, mais le vent est trop fort2 L onde parvient en amont du fleuve avec un retard v = d donc = d v = 1 10 51, = 2,5 10 s soit environ 2, 5 10 600 5,9 cm = 0,71 h =0,71 60 = 42 min t heure de départ = 17h58min t heure d arrivée =? t = t + = 42 min + 17h58 min = 18 h 40 min Vu le manque de précision sur la distance d, on ne peut pas donner l heure de passage du mascaret à la minute près 9 5, cm