DEVOIR 1 du tr3 DE SCIENCES PHYSIQUES-LNB-25-26

Lycée National de Bobo 2025–2026 M. DIAKITE 1 re D2 2 heures 30 23/04/2026 DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES Documents non autorisés. PHYSIQUE 12 pts Exercice 1 5 pts Une piste est constituée : d'une portion horizontale $AB = \ell = 2 \text{ m}$ ; d'une portion circulaire $BC$ de rayon $r$ et de centre $O$ tangentiellement raccordée en $B$ à $AB$ ; d'un plan $CD$ incliné d'un angle $\alpha$ par rapport à l'horizontale et tangentiellement raccordée en $C$ à $BC$ ; d'une portion circulaire $DE$ de centre $C$ et de rayon $r' = CD = CE$. Données $r = 0,7 \text{ m}$ $\alpha = 60^\circ$ $g = 10 \text{ N.kg}^{-1}$ Sur $AB$, $BC$ et $DE$ les frottements sont négligés, mais sur $CD$, il existe une force de frottement $\vec{f}$ de norme $f = 0,34 \text{ N}$. Un solide $S$ de masse $m = 1 \text{ kg}$ au repos est projeté à partir du point $A$ avec une force $\vec{F}$ horizontale, de norme $F = 4 \text{ N}$ s'exerçant seulement entre $A$ et $B$. En $B$ le solide aborde l'arc de cercle $BC$ puis continue son mouvement jusqu'au point $D$ où sa vitesse s'annule. Il aborde enfin l'arc $DE$ et tombe quand il atteint un point $M_2$. Questions Reprendre le schéma et représenter les forces qui s'exercent sur le solide $S$ sur les trajets $BC$ et $CD$. 1 pt Déterminer la vitesse $v_B$ du solide à son arrivée en $B$. 0,5 pt Exprimer la vitesse du solide au point $M_1$ en fonction de $F$, $\ell$, $m$, $r$ et $\theta$. En déduire la valeur de la vitesse du solide au point $C$. 1 pt Déterminer la valeur de $r'$ pour que le solide $S$ arrive en $D$ sans vitesse. 1 pt Arrivé en $D$, le solide aborde la partie circulaire sans vitesse et tombe sur un trou en $F$ à partir du point $M_2$. Déterminer la valeur de l'angle $\beta$ sachant que $v_{M_2} = 1,91 \text{ m.s}^{-1}$. 0,5 pt Calculer la hauteur $h$ du trou sachant que la vitesse du solide au point $F$ est $v_F = 5,35 \text{ m.s}^{-1}$. 1 pt Piste AB–BC–CD–DE — référence : dtr3.png Exercice 2 7 pts Un circuit comprend en série : Un générateur de force électromotrice $E_1$ et de résistance interne $r_1$. Un moteur de force contre-électromotrice $E_2$ et de résistance interne $r_2$. Un conducteur ohmique de résistance $R = 10~\Omega$. Questions Fais le schéma du montage. 0,5 pt Le moteur tourne. Il fait monter verticalement une masse $m = 45 \text{ kg}$ d'une hauteur $h = 2 \text{ m}$ en $10$ secondes. Les frottements sont négligeables, $g = 10 \text{ m/s}^2$. Le rendement du moteur est $0,9$ à cause des pertes par effet Joule. Calculer la puissance utile du moteur. 0,5 pt Déterminer la puissance totale reçue par le moteur. 0,5 pt Sachant que la puissance consommée par le conducteur ohmique est $P_R = 40 \text{ W}$, trouve l'intensité $I_1$ du courant dans le circuit et la tension aux bornes du moteur. 1 pt Quelles sont la force contre-électromotrice $E_2$ et la résistance $r_2$ du moteur ? 1 pt Quelle est la tension aux bornes du générateur ? 0,5 pt Calcule le rendement de ce circuit. 0,5 pt Le moteur est bloqué. L'intensité du courant devient $I_2 = 4 \text{ A}$. Calcule la nouvelle valeur de la tension aux bornes du générateur. 0,5 pt Calcule la force électromotrice $E_1$ et la résistance $r_1$ du générateur. 1 pt Le moteur tourne à nouveau. On fait varier la valeur de $R$ pour que l'intensité ait la valeur $I_3 = 1,5 \text{ A}$. Calcule la nouvelle valeur de $R$. 0,5 pt Quelle est la puissance totale perdue par effet Joule dans le circuit. 0,5 pt CHIMIE 8 pts Exercice 1 3 pts Questions Nommer les composés aromatiques suivants. 0,5 pt Composés aromatiques — référence : benztdtr3.png On réalise la mono-nitration du toluène $\text{C}_6\text{H}_5{-}\text{CH}_3$. Écrire l'équation bilan de la réaction et la formule semi-développée du composé obtenu sachant que la nitration s'effectue surtout en position para par rapport au groupement méthyle. 1 pt Le para -nitrotoluène est un liquide de masse volumique $1100 \text{ kg/m}^3$. Déterminer la quantité de matière totale de nitrotoluène que l'on peut fabriquer à partir de $100 \text{ kg}$ de toluène sachant que le rendement de la réaction est de $90\%$. 1 pt En réalité, il se forme $2\%$ de méta -nitrotoluène et $0,5\%$ d' ortho -nitrotoluène. Calculer alors le volume de para -nitrotoluène obtenu. 0,5 pt Masses molaires (g/mol) $M(\text{H}) = 1$ $M(\text{C}) = 12$ $M(\text{O}) = 16$ Exercice 2 5 pts Deux monoalcools isomères et saturés, $A$ et $B$, ont pour composition massique en oxygène : $\%O = 26,7$. Pour les identifier, on les soumet à une oxydation ménagée par le permanganate de potassium en milieu acide. Dans ces conditions, l'alcool $A$ conduit à un produit unique $C$ tandis que l'alcool $B$ conduit à un mélange de deux produits $D$ et $E$. Questions Donner la formule brute générale d'un alcool. 0,25 pt En déduire la formule brute de $A$ et $B$. 0,25 pt Donner les formules semi-développées, les noms et les classes des alcools isomères de $A$ et $B$. 1,5 pt Le test effectué du composé $C$ avec la 2,4-D.N.P.H. s'avère positif mais les tests effectués de $C$ avec le réactif de Schiff et le réactif de Tollens s'avèrent négatifs. Déterminer la formule semi-développée de $C$ puis donner son nom. 0,5 pt En déduire la formule semi-développée et le nom de $A$. 0,5 pt Écrire l'équation bilan permettant de passer de $A$ à $C$. 1 pt Le test effectué de $D$ avec le réactif de Fehling donne un précipité rouge brique d'oxyde de cuivre(I) ($\text{Cu}_2\text{O}$). Quelle fonction chimique le réactif de Fehling permet-il de mettre en évidence ? 0,25 pt Donner les formules semi-développées de $D$, $B$ et $E$, puis leurs noms. 0,75 pt Devoir de Sciences Physiques — 1 re D2 — Lycée National de Bobo — M. DIAKITE — 2025–2026