Au beau temps du vinyle

La durée est de 1 heure. Il sera tenu compte de la clarté des explications et du soin apporté à l’orthographe et à la présentation. Par ailleurs, il est recommandé d’écrire d’abord l’expression littérale ou la relation mathématique utilisée, éventuellement de faire les conversions nécessaires, puis de réaliser l’application numérique. Le barème détaillé en tient compte. Exercice n°1 ( 3A ; 5C ; 1R ; 0E ; 2T ) : Au beau temps du vinyle Bien noter que : les questions 1) 2) 3) et 4) sont indépendantes ; le document est à échelle réelle ; on parlera de « vitesse linéaire » (notée v) par opposition à « vitesse angulaire » (notée ) ; l’enregistrement est en fin du DS. Au siècle dernier, avant la révolution du LASER et l’invasion des « Compact Disk Audio », appelée dorénavant « CD audio », les anciens (jeunes à l’époque) écoutaient de la musique avec des galettes noires, en vinyle, qu’ils posaient sur un appareil appelé « tourne-disque ». Avant que ne disparaissent ces « antiquités », un enregistrement de deux points du disque a été fait sur un papier avec un dispositif de marquage par étincelage réglé sur un intervalle de temps de t = 60 ms entre chaque étincelle. Noter que ce système est équivalent à celui utilisé par les mobiles autoporteurs de TP. 1) a) Pour chaque position représentée sur l’enregistrement le plus extérieur, le point A possède-t-il la même vitesse linéaire ? En considérant que le mouvement de rotation est uniforme, justifie brièvement. b) Les points A et B ont-ils la même vitesse linéaire à chaque instant ? Justifie brièvement. 2) a) A l’aide du document joint, détermine la valeur de la « vitesse linéaire » du point le plus extérieur noté A, par exemple en A5.

Donne le détail du calcul. b) Représente-la au niveau de sa cinquième position notée A5. Précise les caractéristiques du vecteur et soigne la construction en laissant apparents tous les éléments utiles à sa compréhension. 3) a) Quelle est la vitesse angulaire (en rad/s) de chacun des points du disque (en considérant que le mouvement est uniforme) ? Méthode obligatoire : Utiliser la formule du type . Donne ton calcul et laisse apparent tous les éléments nécessaires pour la compréhension de ta construction. Rappel : Un angle de 360° correspond à (2) radians. b) Il existait pour ces disques trois vitesses de rotation possibles : 33 tours/min, 45 tours/min et 78 tours/min. Laquelle est celle qui correspond à l’enregistrement ? Justifie en détaillant ton calcul. 4) Toujours à l’aide du document joint, mais en étudiant l’enregistrement intérieur, réponds aux questions : a) Représente le vecteur vitesse du point à sa position B5. Donne ton calcul. b) Retrouve la vitesse angulaire du disque vinyle (par une méthode différente de celle de l a question 3). Précise ce que tu dois mesurer sur l’enregistrement pour pouvoir effectuer ce calcul. Exercice n°2 ( 0A ; 1C ; 2R ; 0E ; 0T ) : Oxycoupage Lors du découpage d’une tôle au chalumeau oxhydrique, le fer brûle dans un jet de dioxygène : L’oxycoupage. Faisons l’expérience de combustion du fer dans un flacon de 1,0 L de dioxygène. Une vive réaction se produit si on a pris la précaution d’introduire un fil de fer porté à incandescence. 1) Calcule la quantité de matière de dioxygène présent. Dans les conditions de l’expérience, prendre un volume molaire égal à 24 L.mol-1.

Détermine la masse de fer qui pourrait brûler en présence de ce litre de dioxygène. Pour cela, écris l’équation chimique de la réaction en admettant qu’il ne se forme qu’un seul produit, l’oxyde magnétique Fe3O4 Données utiles : M(O) = 16,0 g/mol ; M(Fe) = 55,8 g/mol 1C 1A+1,5C 1A 1,5C Exercice n°3 ( 2A ; 4C ; 0R ; 0E ; 0T ) : Souvenir de TP Au cours d’une séance de travaux pratiques, un groupe d’élèves a fait réagir du magnésium sur de l’acide chlorhydrique. Ils ont établi le bilan suivant : L’équation chimique correspondante s’écrit : Mg(s) + 2 H+ (aq)  Mg2+ (aq) + H2 (g) Données utiles : M(Mg) = 24,3 g/mol ; R = 8,314 SI ; conditions normales : 0°C (ou 273 K) et 1013 hPa (soit 1,013.105 Pa). 1) Fais le bilan de matière à l’état initial : Pour cela calcule les quantités de matières des deux réactifs. On admettra à notre niveau que : c = [H(aq)+]. 2) a) Etablis alors un tableau d’avancement complet en précisant le détail des calculs nécessaires à sa construction. Si tu n’as pas pu faire les calculs précédemment, prends n(H+) = 5,00 mmol pour le construire. b) A partir du tableau, dis quelle est la quantité de magnésium restante ? celle consommée ? 3) Concernant l’état final, détermine la quantité de matière de dihydrogène produit par la réaction d’après le relevé des élèves. Est-ce en adéquation avec les prévisions faites précédemment ?