SECONDE : ÉVALUATION ÉCRITE 6 : 1617

1. Principe d'inertie.1.1. Complétez la phrase (sur le sujet) en utilisant les mots suivants :

force, uniforme, droite, repos, corps, mouvement"Tout corps persévère dans l'état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite dans lequel il setrouve, à moins que quelque force n'agisse sur lui, et ne le contraigne à changer d'état." 1.2. Expliquez ce qui arrive au capitaine Haddock et à Tintin sur ce dessin (à rédiger sur copie).Bien sur, il faut exploiter ce que vous venez d'écrire dans la question 2.1.La voiture en mouvement stoppebrutalement.Tintin continue son mouvement en lignedroite à vitesse constante jusqu'à ce qu'ilsoit stoppé par le dossier du siège avant.Le capitaine Haddock continue sonmouvement en ligne droite à vitesseconstante jusqu'à ce qu'il soit stoppé parle tableau de bord ; sa tête continue toutdroit à vitesse constante, son corps plie etest stoppé par le capot de la voiture.Cette situation s'explique par le principed'inertie, il n'y a pas de force quiprojette en avant ni Tintin, ni le capitaineHaddock.Le professeur Tournesol, auteur du coup de frein, ne subit pas le phénomène car il esttout de suite stoppé par le volant ; il a anticipé l'effet d'inertie en tendant les bras (parréflexe).

2. Masse et poids (à rédiger sur copie).Sur Terre on peut calculer son poids en utilisant la formule P = m g ; g est l'intensité de la pesanteur surTerre et vaut g = 9,8 N/kg2.1. Calculez le poids d'une personne de masse m = 80 kg sur la Terre Sur Terre, le poids vaut :

PT = m g = 80 kg × 9,81 N/kg = 785 N2.2. L'intensité de la pesanteur sur la Lune vaut gL = 1,6 N/kg ; calculez le poids de la même personne surla Lune.L'intensité de la pesanteur sur la Lune vaut gL = 1,6 N/kg ; Sur la lune, le poids vaut :

PT = m gL = 80 kg × 1,6 N/kg = 128 N

2.3. Vérifiez que ce que Tintin affirme est vrai. gT

gL

=9,8 N /kg1,6 N /kg

≈ 6 ; Tintin dit vrai

2.4. Expliquez pourquoi le capitaine Haddock a fait un tel bond.Le capitaine Haddock a la même force musculaire pour sauter que sur Terre mais sonpoids est six fois plus petit que sur Terre : il peut sauter plus haut en faisant le mêmeeffort.

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3. Poids et interaction gravitationnelle (à rédiger sur copie).

L'interaction gravitationnelle attractive existant entre deux corps de masse M1 et M2 vaut :

F = KM1 M2

d2

K : constante gravitationnelle K = 6,67 × 10 -11 N.m2.kg -2. M1 :en kg M2 : en kgd : distance séparant les deux corps (en m).

3.1. Calculez la force de gravitation FT exercée par la Terre sur une personne de masse M = 70 kg à sasurface.Données : rayon de la Terre RT = 6,38 × 10 6 m masse de la Terre : MT = 5,97 × 10 24 kg

FT = KM MT

RT2 = 6,67 × 10−11 N.m2 . kg−2

×70 kg × 5,97 × 1024 kg

(6,38 × 106 m)2 = 685 N

3.2. Calculez la force de gravitation FL exercée par la Lune sur une personne de masse M = 70 kg à sasurface.Données : rayon de la Lune RL = 1,74 × 10 6 m masse de la Lune : ML = 7,4 × 10 22 kg

FL = KM ML

RL2 = 6,67 × 10−11 N.m2 . kg−2

×70 kg × 7,4 × 1022 kg

(1,74 × 106 m)2 = 112 N

3.3. Comparez ces résultats à ceux du paragraphe précédent (question 2) et commentez votre réponse.On trouve des résultats différents car les masses sont différentes ; en revanche, si on refait le calculavec une masse de 70 kg dans la question 2 alors les résultats sont identiques

4. On considère l'atome de sodium noté Na1123

(à rédiger sur le sujet).

4.1. Donnez la composition de son noyau : 11 protons, 23 - 11 = 12 neutrons.4.2. Donnez la composition de son nuage électronique : 11 électrons (autant que de protons dans lenoyau)4.3. Donnez la composition du nuage électronique de cet atome sous la forme K2 L8 M1

4.4. Placez cet élément dans la classification périodique ci-dessous.4.5. Cet atome est susceptible de donner l'ion sodium Na + .Donnez la composition du nuage électronique de cet ion sous la forme K2 L8

Justifiez la formation de cet ion.En perdant un électron, le sodium possède alors la même structure électronique que le gaz noble leplus proche, le néon ; il obéit à la règle de l'octet.

Colonne 1 Colonne 2 Colonne 13 Colonne 14 Colonne 15 Colonne 16 Colonne 17 Colonne 18

HZ = 1

HeZ = 2

LiZ = 3

BeZ = 2

NZ = 5

OZ = 6

NeZ = 10

NaZ = 11

MgZ = 12

ClZ = 17

ArZ = 18

5. Modèles moléculaires (à rédiger sur le sujet).Donnez les formules semi-développées et brutes des molécules ci-dessous

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méthoxyméthane (1) éthanol (2)

H3 C−O−CH3 H3 C−CH2−OHC2H6O C2H6O

éthoxyéthane (3)H3 C−CH2−O−CH2−CH3

C4H10O

propanone (4) propanal (5)

H3C C CH3

OH3C CH2 C

O

H

C3H6O C3H6O

les molécules 1 et 2 d'une part, et 4 et 5 d'autres part ont une propriété commune : donnez le nom (et ladéfinition) correspondant à cette propriété.Les molécules 1 & 2, 4 & 5 ont les mêmes formules brutes mais elles sont différentes ; ce sont desmolécules isomères

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6. Des éléments très particuliers.

« Cher Monsieur Hélium,

Nous vous invitons à venir participer, avec votre famille, à l’assemblée générale des élémentschimiques. Vous viendrez accompagné de vos frères Néon, Argon, Krypton, et Xénon. Comme vous êtestous mauvais conducteurs, une limousine viendra vous chercher.

A l’issu de la réunion, vous vous verrez remettre le Grand Prix de la stabilité.

En effet, les états de service de votre famille constituent un cas unique parmi les éléments chimiques :vous êtes les seuls éléments à rester sous forme atomique.

Quelque soit votre entourage, vous n’intervenez pratiquement jamais dans les réactions chimiques. Onvous dit inertes et on vous envie votre stabilité. De nombreux éléments tentent de vous ressembler enadoptant ou en abandonnant des électrons. Pour tout cela, on vous appellera les "gaz nobles".

Si vous êtes chimiquement inertes, vous intervenez en revanche dans de nombreux domaines de laphysique. Vous, Monsieur Hélium, êtes très léger comme Hydrogène, contrairement à lui, vous n’êtes pasexplosif ; on vous utilise pour gonfler les dirigeables. Vous avez pris la place de Monsieur Azote dans lesbouteilles de plongée sous marine pour former avec Monsieur Oxygène, un mélange moins dangereuxpour la respiration.

On vous a longtemps qualifié de rare, mais aujourd’hui on sait que vous, Hélium, êtes aprèsHydrogène l’élément chimique le plus courant dans l’Univers notamment dans le soleil.

Vos frères sont très présents dans notre quotidien. On vous trouve dans les tubes "Néon"’ ; Argonet Krypton protègent les lampes à incandescence. Néon et Argon jouent un rôle important dans lalumière laser, source de nombreuses applications médicales et industrielles.

Nous serions donc très honorés de vous accueillir et sommes impatients de vous remettre ce prix.Dans cette attente, veuillez agréer l’expression de nos meilleurs sentiments. »

L’association des éléments chimiques

Repérez les éléments de la famille des gaz nobles dans la classification périodique, chercher leur symboleet leur numéro atomique.Décrivez la particularité commune existant dans la structure de leurs nuages électroniques ? La dernièrecouche est saturée soit à deux soit à huit électrons.Pourquoi les appelle-t-on des gaz nobles ? Ils sont inertes chimiquementQuels autres adjectifs leurs sont attribués ? rares, inertesDécrivez leur principale propriété chimique : ils ne réagissent pasExpliquez pourquoi ces éléments n'apparaissaient pas dans les premières classifications des élémentschimiques : on ne les avait pas encore découverts, du fait de leur non-réactivité chimique.Expliquez le sens de la phrase : "vous êtes les seuls éléments à rester sous forme atomique".La couche de valence est saturée, il n'est pas nécessaire de mettre en commun des électrons enréalisant des liaisons de covalence avec d'autres atomes (comme le dioxygéne O2 ou le diazote N2

par exemple)Expliquez le sens de la phrase : "Comme vous êtes tous mauvais conducteurs, une limousine viendra vouschercher." Il s'agit de la conductivité électrique : les atomes gardent leurs électrons dans leur nuageélectronique et sont donc non conducteurs d’électricité

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