Physique-Chimie Terminale Spécialité

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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 17
Exercices

Objectif Bac

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43
Drone

REA/MATH : Utiliser des outils mathématiques
REA : Appliquer une formule

D'après le sujet Bac S, Pondichéry, 2016.

On considère un drone piloté par un téléphone portable via une connexion Wifi utilisant des ondes de fréquence GHz avec une puissance de mW.
Drone
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : risteski goce/Shutterstock
L'atténuation A est définie par :


 : atténuation (dB)
 : puissance émise (W)
 : puissance reçue (W)
Dans le cas qui nous intéresse ici, on peut écrire :


 : distance à la source (m)
 : distance de référence égale à m

1. Calculer l'atténuation du signal lorsque le drone se situe à m du téléphone.

2. En déduire la puissance sonore reçue.

3. Comparer la fréquence de l'onde émise par le téléphone et celle reçue par le drone lorsque celui-ci s'éloigne à une vitesse de m·s-1. Estimer l'écart de fréquence.

Donnée

Expression du décalage en fréquence Doppler-Fizeau :

Détails du barème
TOTAL / 5 pts


0,5 pt
1. Identifier la formule à utiliser.
0,5 pt
1. Effectuer l'application numérique..
1 pt
2. Isoler algébriquement .
0,5 pt
2. Réaliser l'application numérique.
0,5 pt
3. Proposer une inégalité correcte.
2 pt
3. Calculer et l'écart de fréquence.

➜ Retrouvez plus d'exercices dans le
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44
Casque à réduction active de bruit

APP : Extraire l'information utile
VAL : Analyser des résultats
D'après le sujet Bac S, 2014.

La réduction active de bruit consiste à supprimer le bruit résiduel dans les oreillettes par émission d'un signal appelé « anti-bruit ». Le doc. 1 présente le niveau d'intensité sonore mesuré en fonction de la fréquence dans les situations suivantes :
  • sans casque (cas n°1) ;
  • avec casque en réduction passive (cas n°2) ;
  • avec casque en réduction passive et active (cas n°3).

1. Identifier approximativement les domaines de fréquence pour lesquels :
  • seule la réduction passive est efficace ;
  • seule la réduction active est efficace ;
  • les deux réductions sont efficaces.

On mesure l'intensité sonore lorsque le bruit et l'anti-bruit sont émis simultanément dans trois situations (doc. 2). Le niveau sonore du bruit et de l'anti-bruit lorsqu'ils sont émis seuls est de dB.

2. a. Préciser dans quelle situation l'intensité sonore est la somme des intensités des sons pris séparément


b. Déterminer la situation qu'il faut retenir pour le dispositif de réduction active du bruit.

Doc. 1
Trois situations différentes
Trois situations différentes
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : lelivrescolaire.fr
Évolutions du niveau d'intensité sonore en fonction de la fréquence.

Doc. 2
Variation de l'intensité sonore
Situationabc
Verrouillage de phaseNonEn phaseEn opposition de phase
Niveau sonore (dB)
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45
Grand jeté

RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents
COM : Rédiger un compte-rendu scientifiquement rigoureux

D'après le sujet Bac S, Amérique du Sud, 2016.

Lors d'un ballet, la pianiste joue une série de successifs pendant que le danseur effectue un saut appelé grand jeté. À la fin de la représentation, le danseur affirme avoir perçu des notes différentes et pense que la pianiste a mal joué pendant le grand jeté. Cette dernière conteste et affirme avoir bien joué la même note.

Note
Fréquence (Hz)



1. Déterminer la distance horizontale parcourue par le danseur pendant le grand jeté. En déduire sa vitesse horizontale moyenne.

2. Déterminer l'écart relatif entre la fréquence jouée par la pianiste et celle perçue par le danseur.

3. Expliquer le désaccord entre la pianiste et le danseur.
Doc. 1
Trajectoire du centre de masse du danseur
Trajectoire du centre de masse du danseur
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Crédits : lelivrescolaire.fr

Doc. 2
Écart relatif

L'écart relatif entre une valeur de référence et une autre valeur s'exprime :
Une oreille humaine moyenne est capable de distinguer une différence de hauteur entre deux sons successifs si l'écart relatif est au moins de %. Pour une oreille entraînée, ce seuil est d'environ %.

Données
  • Expression du décalage Doppler dans cette situation :
  • Vitesse du son dans l'air : : m·s-1
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46
Preuve de l'expansion de l'univers

APP : Extraire l'information utile
VAL : Analyser des résultats

D'après le sujet Bac S, Polynésie, 2013.

Du fait de l'effet Doppler, le spectre des galaxies s'éloignant de la Terre est décalé vers le rouge : on parle de redshift.

1. Déterminer la longueur d'onde médiane du doublet du calcium dans le spectre de la galaxie NGC 691.

2. Sur Terre, la longueur d'onde médiane de ce doublet est nm. Calculer le redshift .

3. Calculer la vitesse d'éloignement de cette galaxie.

Données
  • Expression du décalage en longueur d'onde Doppler-Fizeau :
  • Célérité de la lumière dans le vide : m·s-1
  • Expression du redshift :

Doc. 1
Décalage vers le rouge

En 1930, Edwin Hubble a constaté expérimentalement que plus les galaxies sont lointaines, plus leur spectre présente un décalage vers le rouge important. Quand ce redshift, noté , est petit ( ), il est égal à :
 : redshift (m)
 : constante de Hubble (s-1)
 : distance de la galaxie (m)
 : célérité de la lumière dans le vide (m·s-1)

Ce décalage est traditionnellement interprété comme une conséquence de la vitesse d'éloignement des galaxies. Néanmoins, cette interprétation est erronée dans le cadre de la relativité générale pour des valeurs de supérieures à , par exemple pour des galaxies ou des quasars lointains dont les valeurs de peuvent valoir jusqu'à ou .

Doc. 2
Spectre de la galaxie NGC 691

Spectre de la galaxie NGC 691
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Crédits : lelivrescolaire.fr

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