CONTRôLE DE SCIENCES PHYSIQUES

Exercice n°1 : Lors d’une de ses enquêtes, Miss Marple retrouve sur le tapis de la chambre du crime, un cheveu qui pourrait bien appartenir au coupable. Le diamètre du cheveu est mesuré au laboratoire en utilisant le phénomène de diffraction grâce à une courbe d’étalonnage. 1°) Schématiser l’expérience mettant en évidence le phénomène de diffraction de la lumière (le schéma devra être légendé). Préciser les conditions d’observation de ce phénomène. 2°) On réalise ce montage et on mesure la largeur L de la tache centrale de diffraction obtenue à partir de fils calibrés de diamètres d. Les résultats sont les suivants : L (cm) 3,9 3,2 1,6 1,4 0,6 0,4 d (mm) 0,037 0,05 0,1 0,12 0,28 0,4 Construire la courbe d’étalonnage L = f(d), en choisissant une échelle adaptée pour les deux axes. 3°) On remplace les fils par le cheveu, on observe une tache de largeur centrale égale à 2,5 cm. Quel est le diamètre du cheveu ? Justifier Exercice n°2 : Extrait de  » Patience dans l’azur » Hubert Reeves Comme le son, la lumière se propage à une vitesse bien déterminée … d’environ trois cent mille kilomètres par seconde, un million de fois plus vite que le son dans l’air. Il faut bien reconnaître que, par rapport aux dimensions dont nous parlons maintenant, cette vitesse est plutôt faible. A l’échelle astronomique, la lumière progresse à pas de tortue. Les nouvelles qu’elle nous apporte ne sont plus fraîches du tout ! Pour nous c’est plutôt un avantage. Nous avons trouvé la machine à remonter le temps ! En regardant loin, nous regardons tôt. La nébuleuse d’Orion nous apparaît telle qu’elle était à la fin de l’empire romain …

Donner la définition de l’année-lumière 2°) Déterminer en année lumière à quelle distance de la Terre se trouve la nébuleuse d’Orion (on datera la fin de l’empire romain à l’année 476 ) 3°) Calculer cette distance en km Exercice n°1 : La menthone est le principe actif d’huiles essentielles extraites de diverses variétés de menthe. Toutes les réponses devront être justifiées. 1°) On prépare un mélange d’essence de menthe et d’eau. Le mélange est-il homogène ? 2°) Pour extraire la menthone, on verse la solution précédente dans une ampoule à décanter, on introduit un solvant organique judicieusement choisi, puis on agite vigoureusement. Quel est le rôle du solvant ? 3°) En utilisant le tableau ci-dessous, déterminer le solvant adapté à la réalisation de cette extraction. Solvant Solubilité de la menthone Miscibilité avec l’eau densité Eau Faible Toluène Très Grande Non 0,87 Ethanol Très grande Oui 0,79 4°) Faire un schéma légendé de l’ampoule à décanter, en précisant les positions relatives des différentes phases. 5°) Donner la définition de la densité d’un liquide par rapport à l’eau. Quelle est la masse volumique des 3 solvants ? 6°) Dans quelle phase se trouve la menthone ? Justifier Exercice n°2 : Pour vérifier la composition d’une huile essentielle, on réalise une chromatographie sur couche mince à l’aide d’un éluant adapté. Comme les espèces contenues dans l’huile essentielle sont incolores, à la fin de l’élution il est nécessaire de révéler le chromatogramme en le plongeant dans une solution qui fait apparaître les taches. Les dépôts sont : huile essentielle (H) ; linalol (L) ; géraniol (G) ; citral (C).

Le résultat obtenu est donné ci-contre 1°) Rappeler le principe d’une chromatographie. 2°) Quels constituants de l’huile essentielle analysée ce chromatogramme permet-il d’identifier ? Justifier. 3°) Quel constituant n’est pas présent dans l’huile essentielle ? Justifier. 4°) Quelle information supplémentaire sur l’huile essentielle (H) apporte le chromatogramme ? Justifier. Exercice n°1 : Lors d’une de ses enquêtes, Miss Marple retrouve sur le tapis de la chambre du crime, un cheveu qui pourrait bien appartenir au coupable. Le diamètre du cheveu est mesuré au laboratoire en utilisant le phénomène de diffraction grâce à une courbe d’étalonnage. 1°) Schématiser l’expérience mettant en évidence le phénomène de diffraction de la lumière (le schéma devra être légendé). Préciser les conditions d’observation de ce phénomène. 2°) On réalise ce montage et on mesure la largeur L de la tache centrale de diffraction obtenue à partir de fils calibrés de diamètres d. Les résultats sont les suivants : L ( cm ) 4,7 3,7 1,9 1,6 0,7 0,5 d ( mm ) 0,04 0,05 0,10 0,12 0,28 0,40 Construire la courbe d’étalonnage L = f(d), en choisissant une échelle adaptée pour les deux axes. 3°) On remplace les fils par le cheveu, on observe une tache de largeur centrale égale à 3,2 cm. Quel est le diamètre du cheveu ? Justifier Exercice n°2 : Extrait de  » Patience dans l’azur » Hubert Reeves Comme le son, la lumière se propage à une vitesse bien déterminée … d’environ trois cent mille kilomètres par seconde, un million de fois plus vite que le son dans l’air. Il faut bien reconnaître que, par rapport aux dimensions dont nous parlons maintenant, cette vitesse est plutôt faible. A l’échelle astronomique, la lumière progresse à pas de tortue. Les nouvelles qu’elle nous apporte ne sont plus fraîches du tout ! Pour nous c’est plutôt un avantage. Nous avons trouvé la machine à remonter le temps ! En regardant loin, nous regardons tôt. La galaxie d’Andromède nous apparaît telle qu’elle était au moment de l’apparition des premiers hommes sur Terre … 1°) Donner la définition de l’année-lumière 2°) Déterminer en année lumière à quelle distance de la Terre se trouve la galaxie d’Andromède (le début de l’humanité remonte à 2 millions d’années ) 3°) Calculer cette distance en km.