EXamen N°3 de semestre 1 - Physique et chimie (Partie de mécanique) - Professeur responsable : Pr. Karam Ouharou

1. Devoir surveillé N°3 Physique et chimie
Tronc commun sciences Pr. Karam Ouharou
Durée : 2heures (2H) CSGE - PPV
Epreuve surveillé N°3 / physique et chimie / Tronc commun sciences / 04 Janvier 2023 / Pr. Karam Ouharou | 1/1
Questions préliminaires. (2pts)
On dispose de 2 ressorts. Le ressort (𝑅1) a une longueur à vide 𝑙01 de 10 cm et s’allonge de 1cm pour une force
appliquée de 1N. Le ressort (𝑅2) a une longueur à vide 𝑙02 = 15𝑐𝑚 et s’allonge de 3cm pour une force appliquée de
1𝑁. On les réunit à un anneau de poids et de dimensions négligeables. Les 2 autres extrémités des ressorts
sont fixées à 2 crochets distants de 30cm. Soient 𝑙1 et 𝑙2 les longueurs respectives des ressorts (𝑅1) et (𝑅2)
Calculer la longueur de chaque ressort 𝑙1 𝑒𝑡 𝑙2 et les forces de tension 𝑇1 et 𝑇2 des ressorts.
Exercice 1. (4pts)
On dispose d'un ressort à spires non jointives, parfaitement élastique, de longueur au repos lorsqu'il n'est pas déformé
𝐿0 = 10 𝑐𝑚 et de raideur 𝑘 = 80 𝑁/𝑚𝑚.
1. On accroche une extrémité du ressort à une potence, puis on tire sur l'autre extrémité avec une force de
valeur 𝐹 = 4,0 𝑁. Quelle est la longueur L prise par le ressort ?
2. Quelle est la valeur 𝐹′ de la force exercée quand le ressort a une longueur 𝐿’ = 12 𝑐𝑚 ?
3. Quelle est la raideur d'un ressort qui prend la longueur 𝐿′ = 12 𝑐𝑚 quand on exerce sur son extrémité
libre la force de valeur 𝐹 = 4,0 𝑁 ? (Ce ressort a la même longueur au repos que le précédent.)
Exercice 2. (4pts)
On considère le corps de formule brute 𝐶2+𝛼𝐻9𝑁𝛼.
1. Déterminer la structure électronique de chacun des atomes constituant ce corps. Déduire la valeur de 𝛼.
2. Combien de liaisons covalentes ces atomes doivent-ils établir pour obtenir une structure en duet ou en octet ?
3. Donner toutes les formules développées et semi développées correspondant à cette formule brute.
Exercice 3. (3pts)
La molécule de trichlorure de phosphore a pour formule 𝑃𝐶𝑙3.
1. Donner la formule électronique d'un atome de phosphore (𝑍 = 15) et celle d'un atome de chlore (𝑍 = 17).
En déduire le nombre d'électrons de la couche externe 𝑛𝑡 des atomes de phosphore et de chlore.
2. Calculer le nombre d'électrons apportés par l'ensemble des couches externes des atomes de la molécule.
En déduire le nombre de doublets 𝑛𝑙 de la molécule.
3. Donner la représentation de Lewis de la molécule. Préciser les nombres de doublets liants 𝑛𝑙et de doublets
non liants 𝑛𝑛𝑙.
Exercice 4. (5pts)
Les éléments carbone et chlore ont pour numéros atomiques respectifs 6 et 17.
1. Déterminer la structure électronique des deux atomes.
2. Combien d’électrons leur manque-t-il pour obtenir une structure stable ?
3. Combien de liaisons covalentes doivent-ils établir pour obtenir cette structure ?
4. Établir la formule du composé le plus simple formé uniquement à partir des éléments carbone et chlore.
Établir la représentation de LEWIS de ce corps.
5. En déduire la structure géométrique de la molécule. La représenter selon la convention de CRAM
Exercice 5. (2pts)
Un iceberg a un volume émergé 𝑉𝑒 = 600𝑚3
. La masse volumique de l’iceberg est 1 = 910
𝑘𝑔
𝑐𝑚3 et celle
de l’eau de mer est 2 = 1024 𝑘𝑔/𝑐𝑚3
1. Schématiser l’iceberg flottant et tracer les forces auxquelles il est soumis à l’équilibre.
2. Déterminer une relation entre le volume émergé 𝑉
𝑒, le volume totale 𝑉𝑡 et les masses volumiques.
3. Calculer le volume 𝑉𝑡 et la masse 𝑚 de l’iceberg.