TS Devoir surveillé N 2 Mardi 26//203 Nom et Prénom :.. Exercice : L effet Doppler (6 points) Le radar autoroutier utilise l effet Doppler pour mesurer la vitesse d un véhicule. Une antenne émet une onde électromagnétique puis capte sa réflexion par le véhicule en mouvement. La comparaison de ces deux ondes permet de remonter à la vitesse du véhicule. Un des radars répandu actuellement émet à la fréquence de 24,25 GHz. La vitesse réglementaire sur autoroute est de 30 km.h -. La célérité d une onde électromagnétique est égale à celle de la lumière dans le vide : c = 3,00 x 0 8 m.s - La vitesse du véhicule, notée u v, peut être obtenue en m.s - par la formule suivante : Où c est la célérité de l onde (en m.s - ), fr la fréquence de l onde reçue (en Hertz), ), fe la fréquence de l onde émise (en Hertz), et f = fr fe. Le facteur ½ tient compte de la réflexion de l onde sur le véhicule et le terme «cos 25,0» de l orientation (en degré) du radar par rapport au véhicule. ) L effet Doppler a. Qu appelle-t-on l effet Doppler? Illustrer cet effet par un exemple. b. Quelle grandeur va-t-on comparer pour remonter à la vitesse? 2) On considère un émetteur fixe d ondes électromagnétiques, de fréquence fe et de célérité c, et un récepteur mobile se rapprochant de l émetteur à la vitesse constante u. Pendant la période T e, l onde parcourt la distance e et le récepteur la distance d. a. Exprimer la distance d parcourue par le récepteur pendant la période T e. b. Montrer que la longueur d onde apparente du point de vue du récepteur est telle que : r = e u x T e. c. En rappelant la relation entre la fréquence et la longueur d onde, démontrer que :,5 3) Quel sera le signe de f si le véhicule : a. S approche du radar? b. S éloigne du radar? 4) Lors d un contrôle routier sur autoroute, un radar automatique mesure une différence de fréquence par rapport à l émission de 5690 Hz. Le véhicule est-il en excès de vitesse?
Exercice 2 : Contrôle par spectroscopie infrarouge (5 points) Les phtalates dans les emballages alimentaires ) Repérer et nommer les groupes caractéristiques des phtalates. 2) Le diisononyle phtalate (DINP) est un plastifiant très utilisé pour la confection des emballages alimentaires. A l aide du document 3, répondre aux questions suivantes : a) Quel type de liaison du DINP est à l origine de la bande d absorption à 740 cm -? b) Interpréter la présence des bandes d absorption situées vers 2900-3000 cm - et 550-600 cm -. 3) La méthode quantitative par infrarouge utilise la loi de Beer-Lambert. a) Expliquer le choix du nombre d onde pour l étalonnage. b) Le phtalate est dilué dans un solvant dont les bandes d absorption en doivent pas modifier les résultats de l analyse. Justifier le choix du solvant. 4) Un prélèvement de 00 mg est effectué sur un emballage alimentaire. Il est dissout dans 00 ml de dichlorométhane. L analyse par spectroscopie infrarouge donne, pour la bande à 700 cm -, une absorbance de 0,223. a) Quelle la concentration massique en phtalate dans l échantillon analysé? b) Quel est le pourcentage en masse de phtalate dans l emballage? c) L échantillon peut-il être mis sur le marché? 2
Exercice 3 : Identification par résonance magnétique nucléaire (4,5 points) On considère une molécule de formule brute C 9 H 20. Son spectre RMN et le signal d intégration sont donnés ci-contre. ) Combien de groupes de protons équivalents possède cette molécule, et combien y-a-t-il de protons dans chaque groupe? Justifier. 2) Déterminer le nombre de protons voisins de chacun des groupes de protons équivalents. 3) Déterminer la formule développée de la molécule. Que peut-on dire de la molécule? 4) Attribuer à chaque groupe de protons équivalents le multiplet correspondant. 2 Annexe : Données en spectroscopie Infra Rouge Liaison Nombre d onde (cm - ) Intensité et commentaire Liaison OH liée (liaison hydrogène) Entre 300 et 3500 cm - Bande forte et large Liaison C=O Entre 700 et 800 cm - Bande forte Liaison C=O des esters Entre 700 et 750 cm - Bande forte Liaison C=O des acides carboxyliques Entre 660 et 740 cm - Bande forte Liaison C-H de CHO Entre 2650 et 2800 cm - Bande moyenne Liaison OH des acides carboxyliques Entre 2500 et 3300 cm - Bande forte et large Liaison C-O des acides carboxyliques Entre 200 et 320 cm - Bande forte Liaison CO des esters Entre 20 et 260 cm - Bande forte Liaison C=C des cycles aromatiques Entre 620 et 580 cm - Bande moyenne 3
Exercice 4 : Nomenclature des composés organiques (4,5 points) Complétez les cases vides du tableau ci-dessous : Nom Formule semi-développée Formule topologique 3-méthylbutan--ol 3-éthylheptanal 3-méthylbutanamide 4
Correction du DS 2 Exercice : L effet Doppler L effet Doppler est la variation de fréquence d une onde mesurée entre l émission et la réception lorsque la distance entre l émetteur et le récepteur varie au cours du temps. Exercice 2 : Nomenclature des composés organiques 5