Physique-Chimie 1re Spécialité

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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Composition chimique d'un système
Ch. 2
Composition chimique des solutions
Ch. 3
Évolution d'un système chimique
Ch. 4
Réactions d'oxydoréduction
Ch. 5
Détermination d'une quantité de matière par titrage
Livret Bac : Thème 1
Ch. 6
De la structure à la polarité d'une entité
Ch. 7
Interpréter les propriétés d’une espèce chimique
Ch. 8
Structure des entités organiques
Ch. 9
Synthèse d'espèces chimiques organiques
Ch. 10
Conversions d'énergie au cours d'une combustion
Livret Bac : Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Modélisation d'interactions fondamentales
Ch. 12
Description d'un fluide au repos
Ch. 13
Mouvement d'un système
Livret Bac : Thème 2
3. L'énergie, conversions et transferts
Ch. 14
Études énergétiques en électricité
Livret Bac : Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 16
Ondes mécaniques
Ch. 17
Images et couleurs
Ch. 18
Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière
Livret Bac : Thème 4
Méthode
Fiches méthode
Fiche méthode compétences
Annexes
Chapitre 15
Problèmes à résoudre

Problèmes à résoudre

16 professeurs ont participé à cette page
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33
Un alpiniste en péril

RAI/ANA : Utiliser des documents pour répondre à une problématique

Placeholder pour Alpiniste suspendu au bout d'une cordeAlpiniste suspendu au bout d'une corde
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Suite à une chute, un alpiniste se retrouve suspendu au bout d'une corde de longueur L et espère atteindre une plateforme voisine. L'angle \theta que fait la corde avec la verticale dépend de l'agitation de l'alpiniste et doit atteindre \theta_{\max }= 40° pour que l'alpiniste rejoigne la plateforme. La corde ne supporte que des tensions inférieures à 3 500 N.
L'alpiniste peut-il rejoindre la plateforme sans risque ?


Doc. 1
Description de la scène
Schéma signifiant un alpiniste suspendu au bout d'une corde
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L'énergie potentielle est prise nulle au point \text{O}.
L : longueur de la corde.
\theta : valeur de l'angle que fait la corde avec la verticale.

Doc. 2
Schéma de la situation

Par application de la deuxième loi de Newton à l'alpiniste, on peut montrer que la tension de la corde s'exprime par la relation : T=m \cdot g \cdot \cos (\theta)+\dfrac{m \cdot v^{2}}{L} avec v la vitesse de l'alpiniste en un point de sa trajectoire en m·s-1, et L la longueur de la corde en m.

Données
  • Masse de l'alpiniste et son équipement : m = 85 kg ;
  • Intensité du champ de pesanteur : g = 9,81 N·kg‑1.
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34
Le cheeseburger parfait

AI/ANA : Communiquer sur les étapes

Dans le film Tempête de boulettes géantes, Flint Lockwood est un inventeur un peu loufoque. Alors que sa ville est une des plus grandes productrices de boîtes de sardines au monde, plus personne ne veut en acheter et les habitants n'ont plus que ça à manger. Flint trouve une solution pour permettre aux habitants de sa ville de manger autre chose. Il crée une machine pour transformer l'eau de pluie en cheeseburgers.

Placeholder pour Scène du film Tempête de boulettes géantesScène du film Tempête de boulettes géantes
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On précise que l'énergie thermique Q permettant le réchauffement d'un corps de masse m est égale à : Q=m \cdot c \cdot \Delta \theta avec c la capacité thermique massique du corps et \Delta \theta l'écart en température.

1. Après avoir proposé une vitesse maximale à laquelle doit arriver un cheeseburger pour pouvoir l'attraper sans dommage et la masse de celui-ci, déterminer l'énergie perdue par frottement durant sa chute.

2. Cette énergie peut-elle être suffisante pour réchauffer le cheeseburger à la bonne température ?


Données
  • Le cheeseburger provient d'un nuage situé à 1 km ;
  • Capacité thermique massique de l'eau : c = 4 180 J·kg-1·°C-1.
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D
La tour de dés

ANA : Construire un raisonnement

Quelle énergie minimale faut-il fournir pour empiler 20 dés de côté a = 2 cm et de masse m = 4{,}0 g ?

Données
Intensité de pesanteur terrestre : g_T = 9{,}8 N·kg-1.
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Retour sur la problématique du chapitre

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35
Limite théorique en saut à la perche

RAI/ANA : Construire un raisonnement

Renaud Lavillenie détient le record du monde avec un saut à 6,16 m réalisé à Donetsk en 2014.

1. En supposant dans un premier temps que le corps du perchiste est modélisé par un point matériel situé au centre de gravité du perchiste, déterminer par une analyse énergétique quelle serait la hauteur atteinte par ce point pour une vitesse d'élan au sol égale à la vitesse de course moyenne d'Usain Bolt sur 100 m.

2. Au sommet de la trajectoire, estimer à quelle hauteur supplémentaire le corps peut être propulsé grâce à l'impulsion des bras afin de dépasser la barre.

3. Conclure alors sur la hauteur limite théorique infranchissable pour un humain. Cette hauteur est-elle éloignée du record de Renaud Lavillenie ?

Données
  • Temps du record du monde du 100 m détenu par Usain Bolt : 9,58 s ;
  • Intensité du champ de pesanteur : g = 9,8 N·kg-1.
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