2019 : Normale – Exercices

Résumé et Points Clés

Résumé du Sujet de Baccalauréat 2019 – Physique-Chimie (Sciences Expérimentales, Option Sciences Physiques)

Ce sujet d’examen comporte quatre exercices principaux couvrant des concepts clés du programme.

Exercice I (7 points) : Électrolyse et Conductimétrie

• Partie 1 – Électrolyse d’une solution d’iodure de zinc : L’objectif est d’identifier l’anode et la cathode, d’écrire les équations aux électrodes et l’équation bilan. Une application numérique permet de calculer la durée d’électrolyse nécessaire pour obtenir une masse donnée de zinc, en utilisant la constante de Faraday (F) et la loi de Faraday.
• Partie 2 – Étude conductimétrique d’une solution d’acide benzoïque : Il s’agit de déterminer le pKa du couple acide/base. Les étapes incluent l’écriture de l’équation de réaction avec l’eau, l’établissement d’un tableau d’avancement, et l’exploitation de la conductivité mesurée pour calculer le taux d’avancement final (τ). La constante d’équilibre K, puis le pKa, sont déduits de la concentration C et de τ.

Exercice II (3,5 points) : Ondes et Radioactivité

• Partie 1 – Propagation d’une onde mécanique : L’étude d’une onde progressive sinusoïdale à la surface de l’eau permet de déterminer sa nature (transversale), sa longueur d’onde (λ), sa célérité (V) et le retard temporel (τ) d’un point par rapport à la source.
• Partie 2 – Désintégration du radon 222 : L’exercice aborde la stabilité nucléaire (via l’énergie de liaison par nucléon), le calcul de l’énergie libérée lors d’une désintégration alpha, et la décroissance radioactive pour déterminer le temps auquel l’activité est divisée par quatre, en utilisant la demi-vie (t₁/₂).

Exercice III (4,5 points) : Charge et Décharge d’un Condensateur

• Partie I – Charge : L’établissement et la résolution de l’équation différentielle régissant la charge q(t) d’un condensateur dans un circuit RC sont demandées. L’analyse graphique de la courbe q(t) permet de déterminer la charge maximale Q, la constante de temps τ, la capacité C et la résistance R.
• Partie II – Décharge dans une bobine (circuit LC) : L’établissement de l’équation différentielle des oscillations électriques (uc(t)) est suivie de l’identification, parmi des courbes proposées, de celle représentant une oscillation non amortie (la tension aux bornes du condensateur), caractéristique d’un circuit LC idéal sans pertes.

Exercice IV (5 points) : Mécanique – Mouvement d’un Système

• Cet exercice (non détaillé dans l’extrait fourni) porte sur l’étude du mouvement du centre d’inertie d’un système mécanique, impliquant probablement l’application des lois de Newton et l’analyse énergétique.

Conseils pour l’examen :

• Commencez toujours par donner les expressions littérales avant tout calcul numérique.
• Justifiez systématiquement vos réponses, notamment pour l’identification des électrodes, la nature des ondes ou la stabilité des noyaux.
• Pour les études graphiques (charge du condensateur), soyez précis dans la lecture des valeurs (tangente à l’origine, asymptote).
• Maîtrisez les formules clés : loi de Faraday, conductivité σ = Σ λᵢ[Xᵢ], relation entre période, fréquence et célérité pour les ondes, loi de décroissance radioactive.