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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 13
Exercices
Objectif Bac
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32Cercle des planètes disparues
✔ REA
: Utiliser un modèle
✔ VAL : Analyser des résultats
✔ VAL : Analyser des résultats
D'après le sujet Bac S, Liban, 2009.
La planète Pluton était considérée comme la 9e planète de notre système solaire. Cependant, la découverte de nouveaux corps, dont Eris (2005), gravitant autour du Soleil a provoqué son déclassement en planète naine.
Découvrez pourquoi Pluton n'est plus une planète en .
Eris parcourt une orbite elliptique autour du Soleil avec une période de révolution T_{\text{E}}=557 a.
Dysnomie est un satellite naturel d'Eris dont le rayon de l'orbite circulaire est égal à r_{\text{D}}=3{,}60 \times 10^{7} m dont la période de révolution vaut T_{\mathrm{D}}=15{,}0 \mathrm{j}=1{,}30 \times 10^{6} s.
1. Énoncer la 3e loi de Kepler.
2. En déduire la position de l'orbite d'Eris par rapport à celle de Pluton sachant que la période de révolution de Pluton est T_\text{P} = 248 a.
3. Établir l'expression vectorielle du vecteur accélération \vec{a}_{\text{D}} du centre d'inertie de Dysnomie.
Découvrez pourquoi Pluton n'est plus une planète en .
Eris parcourt une orbite elliptique autour du Soleil avec une période de révolution T_{\text{E}}=557 a.
Dysnomie est un satellite naturel d'Eris dont le rayon de l'orbite circulaire est égal à r_{\text{D}}=3{,}60 \times 10^{7} m dont la période de révolution vaut T_{\mathrm{D}}=15{,}0 \mathrm{j}=1{,}30 \times 10^{6} s.
1. Énoncer la 3e loi de Kepler.
2. En déduire la position de l'orbite d'Eris par rapport à celle de Pluton sachant que la période de révolution de Pluton est T_\text{P} = 248 a.
3. Établir l'expression vectorielle du vecteur accélération \vec{a}_{\text{D}} du centre d'inertie de Dysnomie.
4. Représenter le vecteur accélération \vec{a}_{\text{D}} sur un schéma en précisant sa direction et son sens.
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5. Démontrer que la période de révolution de Dysnomia est
:
6. Calculer M_\text{E}, la comparer avec la masse de Pluton M_{\text{P}}=1{,}31 \times 10^{22} kg et conclure.
Détails du barème
T_{\mathrm{D}}=2 \pi \cdot \sqrt{\frac{r_{\mathrm{D}}^{3}}{G \cdot M_{\mathrm{E}}}}
6. Calculer M_\text{E}, la comparer avec la masse de Pluton M_{\text{P}}=1{,}31 \times 10^{22} kg et conclure.
Détails du barème
TOTAL / 8,5 pts
0,5 pt
1. Identifier et énoncer correctement une loi.1 pt
2. Exploiter une relation de proportionnalité.1 pt
3. Appliquer la 2e loi de Newton.1,5 pt
4. Schématiser le problème.2 pts
5. Rédiger la démarche.0,5 pt
6. Isoler la masse M_\text{E} et la calculer.0,5 pt
Calculer le rapport.1,5 pt
Interpréter le résultat obtenu et conclure.
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33Couchers de soleils sur Tatooine
✔ RAI/ANA : Communiquer sur les étapes de résolution
✔ VAL : Analyser des résultats
✔ VAL : Analyser des résultats
D'après le sujet Bac S, Métropole, 2016.
Dans la saga Star Wars, Tatooine a la particularité d'être en orbite autour de deux étoiles Tatoo 1 et Tatoo 2. Du point de vue de la planète, tout se passe comme si les étoiles n'en faisaient qu'une. On peut estimer que leur distance est légèrement supérieure à 10 millions de kilomètres. En vérité, pour ne pas être inhabitable et expliquer son aspect désertique, une bonne position de Tatooine serait de deux cents millions de kilomètres.
D'après Carte blanche à Roland Lehoucq, astrophysicien.
Doc.
Star wars, épisode IV : un nouvel espoir
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1. En supposant que Tatoo 1 et Tatoo 2 sont à égale distance de Tatooine, montrer, en s'appuyant sur la photo et sur le texte, que la valeur du rayon de chacune des deux étoiles est environ égale à deux millions de kilomètres.
2. En supposant que les étoiles possèdent la même masse volumique que le Soleil, évaluer leur masse.
On estime pour la suite que la masse des deux étoiles est égale à M_{\text {Tatoo }}=9,3 \times 10^{31} kg.
2. En supposant que les étoiles possèdent la même masse volumique que le Soleil, évaluer leur masse.
On estime pour la suite que la masse des deux étoiles est égale à M_{\text {Tatoo }}=9,3 \times 10^{31} kg.
3. Faire un schéma du système Tatooine-Tatoo1-2 et représenter sans souci d'échelle la force d'attraction gravitationnelle exercée par Tatoo1-2 sur Tatooine ainsi que le vecteur accélération de Tatooine.
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4. Montrer que le mouvement, supposé circulaire, de la planète dans ce référentiel est uniforme.
5. Déterminer la période de révolution de Tatooine.
Conclure.
5. Déterminer la période de révolution de Tatooine.
Conclure.
Données
- Constante de gravitation universelle : \nobreakspace{G=6{,}67\times10^{-11}} m3\cdot kg-1\cdots-2
- Rayon : R_{\text {Soleil }}=7{,}0 \times 10^{5} km
- Masse : M_{\text {Soleil }}=2{,}0 \times 10^{30} kg
- Volume d'une sphère de rayon r : \nobreakspace{V=\frac{4}{3} \pi \cdot r^{3}}
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34Étude des satellites d'observation
✔ REA : Appliquer une formule
✔ VAL : Analyser des résultats
Les satellites d'observation sont des objets spatiaux en orbite circulaire autour de la Terre. Ils transmettent toutes les données obtenues à une station terrestre.
✔ VAL : Analyser des résultats
D'après le sujet Bac S, Amérique du Sud, 2007.
Les satellites d'observation sont des objets spatiaux en orbite circulaire autour de la Terre. Ils transmettent toutes les données obtenues à une station terrestre.
I. ENVISAT - Satellite circumpolaire
On considère le satellite comme ponctuel, noté \text{S}.
1. Donner l'expression vectorielle de la force d'interaction gravitationnelle exercée par la Terre sur le satellite \overrightarrow{F_{\text{T/S}}}.
2. Compléter le schéma et représenter cette force en précisant le vecteur unitaire choisi.
3. Établir l'expression vectorielle de l'accélération du satellite dans le référentiel géocentrique, supposé galiléen, en fonction de M_{\text {Terre }}, h et R_{\text {Terre }}. On ne considérera que la seule action de la Terre.
2. Compléter le schéma et représenter cette force en précisant le vecteur unitaire choisi.
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3. Établir l'expression vectorielle de l'accélération du satellite dans le référentiel géocentrique, supposé galiléen, en fonction de M_{\text {Terre }}, h et R_{\text {Terre }}. On ne considérera que la seule action de la Terre.
4. Compléter sur le schéma de la question 2., et sans souci d'échelle, le vecteur accélération.
5. Montrer que, dans le cas d'un mouvement circulaire uniforme, la vitesse du satellite a pour expression :
6. Calculer la vitesse du satellite en (km·s-1).
7. Donner l'expression de la période de révolution du satellite en fonction de v, R_{\text {Terre }} et h. Calculer sa valeur.
5. Montrer que, dans le cas d'un mouvement circulaire uniforme, la vitesse du satellite a pour expression :
v=\sqrt{\frac{G \cdot M_{\text {Terre }}}{R_{\text {Terre }}+h}}
6. Calculer la vitesse du satellite en (km·s-1).
7. Donner l'expression de la période de révolution du satellite en fonction de v, R_{\text {Terre }} et h. Calculer sa valeur.
II. Meteosat 8 – Satellite géostationnaire
Situé à une altitude H voisine de 36~000 km, il fournit de façon continue des informations.1. Donner deux autres conditions à remplir par Meteosat 8 pour qu'il soit géostationnaire.
2. Énoncer la 3e loi de Kepler.
3. En utilisant les réponses aux questions 1. et 2., établir l'expression de la constante K de la loi précédente en fonction de G et M_{\text {Terre }^{\prime}}, pour les satellites étudiés.
4. Calculer K.
Doc.
Schéma de la situation
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Données
- Constante de gravitation universelle : \nobreakspace{G=6{,}67 \times 10^{-11}}m3\cdot kg-1\cdots-2
- Masse de ENVISAT : m=8\ 200 kg
- Altitude moyenne de ENVISAT : h = 800 km
- Masse de la Terre : M_{\text {Terre }}=5{,}97 \times 10^{24} kg
- Rayon de la Terre : R_{\text {Terre }}=6{,}38 \times 10^{3} km
- Période de rotation propre : T_{\text {Terre }}=1\ 436
- Altitude de l'orbite basse de Soyouz : h_{\text{S}}=220 km
- Période orbitale de Soyouz l'orbite basse : \nobreakspace{T_{\mathrm{S}}=88{,}66} min
- Altitude de l'orbite haute de Soyouz : h_{\text{S}}=320 km
- Altitude de la station spatiale : h_{\text{ISS}}=400 km
- Masse de la station spatiale : m_{\text{ISS}}=400 \times 10^{3} kg
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35Mission Proxima
✔ REA
: Utiliser un modèle
✔ COM : Rédiger correctement une résolution d'exercice
✔ COM : Rédiger correctement une résolution d'exercice
D'après le sujet Bac S, Liban, 2018.
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Peggy Whitson, membre de la Mission Proxima.
Les systèmes de lanceurs Soyouz mettent des modules habités et des satellites en orbite. Au bout d'environ dix minutes de vol, à une altitude de près de 220
km, le module Soyouz est mis en orbite basse autour de la Terre. Puis après des corrections orbitales, il rejoint l'orbite de la Station spatiale internationale (ISS).
1. Indiquer quel référentiel est le plus adéquat pour réaliser l'étude de la trajectoire du module Soyouz.
2. Préciser quelle hypothèse on peut faire sur la nature des trajectoires du module et de l'ISS.
1. Indiquer quel référentiel est le plus adéquat pour réaliser l'étude de la trajectoire du module Soyouz.
2. Préciser quelle hypothèse on peut faire sur la nature des trajectoires du module et de l'ISS.
3. En utilisant la période orbitale du module Soyouz, déterminer sa vitesse v_\text{S}.
4. Démontrer l'expression suivante :
5. Déterminer la valeur de la vitesse V_{\text{ISS}}.
Le module peut rejoindre l'orbite de l'ISS en modifiant sa vitesse. Il passe d'une orbite basse à une orbite plus haute en empruntant une orbite de transfert.
6. Montrer que v_2~\lt~v_1.
4. Démontrer l'expression suivante :
\frac{T_{\mathrm{S}}^{2}}{\left(R_{\text {Terre }}+h_{\mathrm{S}}\right)^{3}}=\frac{T_{\mathrm{ISS}}^{2}}{\left(R_{\text {Terre }}+h_{\mathrm{ISS}}\right)^{3}}
5. Déterminer la valeur de la vitesse V_{\text{ISS}}.
Le module peut rejoindre l'orbite de l'ISS en modifiant sa vitesse. Il passe d'une orbite basse à une orbite plus haute en empruntant une orbite de transfert.
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