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TERMINALES S1, S2, S3, S4 Mercredi 6 Mai 2015

DEVOIR SURVEILLÉ SCIENCES PHYSIQUES

Durée : 3 heures 30

Toutes les réponses doivent être correctement rédigées et justifiées. Vous traiterez chaque exercice sur une copie indépendante.

Ce sujet comporte 15 pages dont 2 d’annexes. L'usage de la calculatrice est autorisé

Le barème donné est à titre indicatif et pourra être très légèrement modifié.

NE RENDEZ PAS LE SUJET, CONSERVEZ-LE

EXERCICE I : AUTOUR DE L’ASPARTAME (9 pts) EXERCICE II : EFFET DOPPLER ET APPLICATIONS (6 pts)

EXERCICE III : METEORE DE TCHELIABINSK (à ne pas tr aiter par les élèves ayant choisi la spécialité « physique ») (5 pts)

EXERCICE IV : LE COR DES ALPES (Exercice « spécialité ») (5 pts)

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NH2

COOHHOOC

NH2

COOHH5C6

I) AUTOUR DE L’ASPARTAME (9 pts) L’aspartame est un édulcorant artificiel découvert en 1965. C’est un dipeptide obtenu par réaction de l’acide aspartique et d’un dérivé de la phénylalanine, deux acides aminés. Les parties 1, 2 et 3 sont indépendantes. 1. La phénylalanine et l’acide aspartique 1.1. La phénylalanine La phénylalanine est un acide aminé essentiel : il doit être apporté par l’alimentation car l’organisme st incapable de le synthétiser. La formule de la phénylalanine est :

1.1.1. SUR L’ANNEXE DE L’EXERCICE 1 À RENDRE AVEC LA COPIE , entourer et nommer les groupes fonctionnels présents dans la molécule de la phénylalanine.

1.1.2. Identifier l’atome de carbone asymétrique SUR L’ANNEXE . Comment peut-on alors qualifier une telle molécule ?

1.1.3. Donner les représentations de Cram des deux énantiomères de la phénylalanine. 1.1.4. Les acides aminés sont des molécules ayant des propriétés à la fois acides et

basiques. La forme prédominante de la phénylalanine dépend alors du pH. Compléter la figure EN ANNEXE et indiquer les structures des espèces qui prédominent à pH < 2,6 et pH > 9,2.

1.2. L’acide aspartique La formule de l’acide aspartique est : On s’intéresse au spectre de RMN du proton de l’acide aspartique. Le tableau ci-dessous donne les déplacements chimiques de quelques noyaux d’hydrogène. L’hydrogène concerné est indiqué en caractère gras.

Type de proton δ (ppm) R-CH2-CO-R’ 2,0 – 4,0

R-COOH 9,5 – 13 R-NH2 1,0 – 5,0

Le spectre de RMN de l’acide aspartique présente les signaux suivants :

- singulet large à 11 ppm, intégration 2 ; - triplet à 3,8 ppm, intégration 1 ; - doublet à 2,7 ppm, intégration 2 ; - singulet très large à environ 2 ppm, intégration 2.

Par un analyse complète du spectre de RMN, attribuer les signaux observés à chaque hydrogène (ou groupes d’hydrogènes équivalents) de la molécule d’acide aspartique.

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2. Synthèse d’un dérivé de la phénylalanine La littérature scientifique permet d’obtenir les informations suivantes : Document 1. Protocoles de synthèse du dérivé de la phénylalanine

Protocole n°1. Utilisation du triméthylchlorosilane On introduit dans un ballon 10 g de phénylalanine. On additionne lentement, tout en agitant, 15 mL de triméthylchlorosilane. Un volume de 60 mL de méthanol est ensuite ajouté au mélange qui est agité pendant 12 heures à température ambiante. On procède à l’évaporation du solvant afin d’obtenir le produit souhaité. Le rendement de la synthèse est de 96%. Protocole n°2. Utilisation du chlorure de thionyle Dans un ballon, 10 g de phénylalanine sont mis en suspension avec 100 mL de méthanol. Sous agitation magnétique, le mélange réactionnel est refroidi à l’aide d’un bain d’eau glacée puis 6 mL de chlorure de thionyle sont ajoutés goutte à goutte. Le mélange est maintenu 24 heures sous agitation à température ambiante. Après évaporation du solvant, le produit obtenu est recristallisé dans un mélange d’éthanol et d’acétate d’éthyle. Le rendement de la synthèse est de 97%. Protocole n°3. Utilisation de l’acide sulfurique

On introduit dans un ballon 15 g de phénylalanine, 27 mL de méthanol et 5 mL d’acide sulfurique. Le ballon est placé, sous agitation, dans un bain d’eau à 85°C pendant 4 heures. Un volume de 125 mL de méthanol est ajouté goutte à goutte au mélange par l’intermédiaire d’une ampoule de coulée. Simultanément, l’excès de méthanol est retiré du mélange. Après 4 heures, on traite l’huile obtenue. Le rendement de la synthèse est de 67%. Document 2 : Informations concernant différentes es pèces chimiques Pictogramme Mentions de danger Tarif en 2012 Phénylalanine

16,90 € les 25 g

Méthanol

Liquide et vapeurs très inflammables. Toxique en cas d'ingestion. Toxique par contact cutané. Toxique par inhalation. Risque avéré d'effets graves pour les organes.

10,90 € le litre

Triméthylchlorosilane

Liquide et vapeurs très inflammables. Nocif par contact cutané. Provoque des brûlures de la peau et des lésions oculaires graves. Toxique par inhalation. Peut irriter les voies respiratoires.

23,30 € les 100 mL

Chlorure de thionyle

Nocif par inhalation. Nocif en cas d’ingestion. Provoque des brûlures de la peau et des lésions oculaires graves. Peut irriter les voies respiratoires.

22,90 € les 100 mL

Acide sulfurique

Provoque des brûlures de la peau et des lésions oculaires graves.

8,80 €le litre

2.1. À l’aide des documents, dégager l’(es) avantage(s) et l’(es) inconvénient(s) de chacun des trois protocoles proposés. Consigner les réponses dans un tableau.

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On se propose de préparer au laboratoire l’ester méthylique de la phénylalanine en adaptant le protocole n°3 au matériel disponible au laboratoire. L’équation de la réaction est donnée ci-dessous :

C6H

5

NH2

OH

O

CH3

OH C6H5

NH2

O

O

CH3 OH2+ +

Protocole retenu : On introduit dans un ballon une masse m = 16,5 g de phénylalanine et un volume V = 40 mL de méthanol. On ajoute quelques millilitres d’une solution aqueuse concentrée d’acide sulfurique. On chauffe à reflux pendant quatre heures puis on laisse revenir le mélange à température ambiante. Une solution d’hydrogénocarbonate de sodium est ensuite versée dans le ballon afin de neutraliser les acides présents dans le milieu réactionnel. Le mélange est placé dans une ampoule à décanter et l’ester est extrait par du dichlorométhane. La phase organique est recueillie, lavée et séchée sur du sulfate de sodium anhydre. Après filtration et évaporation du dichlorométhane, on recueille une masse m’ = 11,4 g d’ester. Données :

� Masses molaires : Phénylalanine Méthanol Ester méthylique de la phénylalanine Masse molaire (g.mol-1) 165 32 179

� Masses volumiques : Eau Méthanol Dichlorométhane Masse volumique (g.mL-1) 1,0 0,79 1,3

� Comparaison des électronégativités : χ(O) > χ (C)

2.2. Protocole expérimental

2.2.1. En analysant la nature des réactifs utilisés, quelles sont les précautions opératoires à respecter impérativement pour mettre en œuvre ce protocole ?

2.2.2. La réaction d’estérification est une réaction lente. Comment, dans ce protocole, la transformation chimique a-t-elle été accélérée ?

2.2.3. Dans le cas précis de cette synthèse, justifier l’impossibilité d’évaluer la durée de cette transformation chimique par un suivi par chromatographie sur couche mince.

2.2.4. Évaluer le rendement de cette synthèse organique en expliquant la démarche suivie. 2.3. Mécanisme réactionnel On utilisera la formule simplifiée ci-contre pour la molécule de phénylalanine. La première étape du mécanisme réactionnel, reproduite ci-dessous, permet d’illustrer le rôle des ions H+ dans la synthèse de l’ester méthylique. Une fois fixés, les ions H+ permettent d’augmenter le caractère accepteur de doublets d’électrons d’un des atomes de la liaison C=O ce qui augmente la vitesse de la réaction à l’échelle macroscopique.

2.3.1. Quelle espèce chimique introduite dans le milieu réactionnel permet d’apporter les ions H+ nécessaires ?

R C

O

O H

R C

O

O

+

H

H

R C

O

O H + H+

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2.3.2. Localiser sur la formule simplifiée de la molécule obtenue à l’issue de la première étape EN ANNEXE l’atome accepteur de doublets d’électrons de la liaison C=O.

2.3.3. Sur la première étape du mécanisme réactionnel EN ANNEXE, relier par une flèche courbe les sites donneur et accepteur d’électrons afin d’expliquer la formation de la nouvelle liaison.

3. Synthèse de l’aspartame Le groupe amine réagit avec le groupe carboxyle selon l’équation suivante :

Ainsi l’acide aspartique et l’ester méthylique de la phénylalanine réagissent entre eux pour former l’aspartame dont la formule est donnée ci-dessous :

NH2

NH

OC6H5

O

O

CH3HOOC

3.1. Sur la formule DE L’ANNEXE, entourer et nommer le groupe caractéristique qui a été créé lors de la synthèse. 3.2. Lorsque l’on analyse le milieu réactionnel obtenu à la fin de la synthèse par une chromatographie sur couche mince (CCM), on observe plusieurs taches à des hauteurs différentes de celles des réactifs. Sachant que l’eau n’apparaît pas sur la plaque de chromatographie, proposer une explication à ce constat expérimental. 3.3. Écrire la formule semi-développée d’une molécule autre que l’aspartame présente dans le milieu réactionnel à la fin de la synthèse. 3.4. Stratégie de synthèse.

3.4.1. Entourer sur la formule de l’acide aspartique EN ANNEXE, les groupes à protéger pour synthétiser l’aspartame.

3.4.2. L’acide aspartique protégé réagit alors avec le dérivé de la phénylalanine protégé pour donner une molécule dérivée. Que faut-il faire ensuite pour obtenir l’aspartame à partir de ce dérivé ? (aucune écriture de réaction chimique n’est demandée).

3.5. En utilisant le tableau ci-dessous et votre sens critique, expliquer s’il est judicieux d’utiliser la spectroscopie infrarouge pour s’assurer de l’obtention d’aspartame au regard de la nature des liaisons formées ou rompues au cours de la transformation chimique.

Table des nombres d’onde

Liaison

Nombre d’onde (cm-1) Intensité

F : fort ; m :moyen

Espèce N-H

3300-3500 m (2 bandes) Amine primaire

N-H m (1 bande) Amine secondaire N-H 3100-3500 F Amide

Ctet-H 2850-3000 et 1430-1480 F Alcane O-H 2500-3200 F à m (large) Acide carboxylique

Ctri=O 1700-1725 F Acide carboxylique Ctri=O 1735-1750 F Ester Ctri=O 1630-1700 F Amide

Ctet : carbone tétravalent Ctri : carbone trivalent

+ H2OR C

O

OH NH2

NHC

O

RR' R'+

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II) EFFET DOPPLER ET APPLICATIONS (6 pts) 1. Effet Doppler L'effet Doppler fut présenté par Christian Doppler en 1842 pour les ondes sonores puis par Hippolyte Fizeau pour les ondes électromagnétiques en 1848. Il a aujourd'hui de multiples applications. Un véhicule muni d’une sirène émet une onde sonore périodique, par exemple des « bips ». La durée qui s’écoule entre deux bips est la période T de l’onde. Lorsque le véhicule est immobile, la figure 1 représente l’onde sonore se déplaçant à la célérité c = 340 m.s-1 par rapport à un observateur lorsque le véhicule est immobile. Dans ce cas, la longueur d’onde perçue par le véhicule et celle perçue par l’observateur sont égales. Lorsque le véhicule se déplace à la vitesse v en se rapprochant de l’observateur, l’onde sonore, se déplaçant à la même célérité c que précédemment, peut être représentée par la figure 2.

On note λ la longueur d’onde perçue par l’observateur lorsque le véhicule est immobile, et λ' la longueur d’onde perçue par l’observateur lorsque le véhicule se rapproche de lui. Pendant la durée T, le premier bip parcourt dans l’air la distance d = c.T qui est donc égale à la longueur d’onde de l’onde sonore perçue par l’observateur lorsque le véhicule est immobile. Lorsque le véhicule émet le second bip, il a parcouru une distance dv =v.T. Les deux bips sont donc maintenant séparés par une distance d’ = d – dv ce qui implique que λ' = λ – v.T. On rappelle que plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu. 1.1. Quelle est la relation générale liant la fréquence, la longueur d’onde et la célérité ?

1.2. En déduire que la fréquence du son perçu par l’observateur vaut �� =�

� � ��.

1.3. Le son perçu par l’observateur est-il plus grave ou plus aigu que le son d’origine ? On suppose maintenant que le véhicule s’éloigne de l’observateur. 1.4. Quelle est la relation dans ce cas entre la fréquence f’’ du son perçu et celle f du son d’origine ? 2. Le radar à effet Doppler Un radar de contrôle routier est un instrument servant à mesurer la vitesse des véhicules circulant sur la voie publique à l'aide d'ondes radar. Le radar émet une onde périodique qui est réfléchie par toute cible se trouvant dans la direction pointée. Par effet Doppler, cette onde réfléchie possède une fréquence légèrement différente de celle émise : plus grande fréquence pour les véhicules s'approchant du radar et plus petite pour ceux s'en éloignant. En mesurant l’écart de fréquence entre l’onde émise et celle réfléchie, on peut calculer la vitesse de la « cible ».

Figure 1 Figure 2

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2.1. Schématiser le principe du radar à effet Doppler en faisant figurer les fronts de l’onde émise et ceux de l’onde réfléchie par un véhicule se rapprochant du radar. 2.2. Dans ce cas la fréquence émise et la fréquence reçue sont liées par la relation suivante :

�� = ��

� � �. Comment expliquer l’existence du coefficient 2 devant v ?

(En réalité il faut en plus tenir compte de l’angle de visée du radar par rapport à la route, ici on le supposera nul (ce qui est impossible sinon le véhicule percute le radar)). 2.3. Le véhicule roulant sur une autoroute sans limitation particulière (130 km.h-1), le chauffeur sera-t-il sanctionné sachant que la tolérance des gendarmes est de 5 % par rapport à la valeur max indiquée sur les panneaux ? Données :

fE = 24 GHz (109 Hz) ; ∆f = fR – fE = 8,0.103 Hz ; c = 3,0.108 m.s-1 3. Effet Doppler et astrophysique L’effet Doppler constitue un moyen d’investigation utilisé en astrophysique Il permet de déterminer la vitesse des astres à partir de l’analyse spectrale de la lumière que ceux-ci émettent. Cette partie s’intéresse à deux applications distinctes, à savoir le modèle d’Univers en expansion et la détection d’une étoile double « spectroscopique ». Les parties 3.1 et 3.2 sont indépendantes. Les documents utiles à la résolution sont rassemblés en fin d’exercice. Donnée : 1 Å = 0,1 nm 3.1. Preuve de l’expansion de l’Univers 3.1.1. En utilisant le document 3, déterminer la longueur d’onde médiane du doublet de Ca2+ dans le spectre de la galaxie nommée : NGC 691. Sachant que la longueur d’onde médiane λ0 de ce doublet mesurée sur Terre pour une source au repos est de 5268 Å, calculer le « redshift » z caractérisant le décalage vers le rouge de cette galaxie, défini dans le document 1. 3.1.2. Calculer la vitesse d’éloignement de la galaxie NGC 691 par rapport à la Terre. 3.1.3. À l’aide des documents 1 et 2, établir dans le cas non relativiste, la relation entre la vitesse d’éloignement V de la galaxie et sa distance d à la Terre, montrant que V est proportionnelle à d. 3.1.4. À partir des valeurs du nombre z données dans le document 2, montrer que l’expression utilisée pour calculer la vitesse d’éloignement des galaxies donnée dans le document 1 n’est pas applicable dans tous les cas. 3.2. Détection d’une étoile double « spectroscopiqu e ». On appelle « étoile double » un système stellaire composé de deux étoiles proches en orbite autour du même point (ce point étant le centre d’inertie G du système). Une étoile double « spectroscopique » est constituée de deux astres trop proches pour être séparés par un télescope optique et ne peut être détectée que par l’étude de son spectre à haute résolution. Le mouvement des deux étoiles provoque en effet un léger déplacement des raies d’absorption du spectre par effet Doppler.

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Dans les questions suivantes, on suppose que les deux étoiles A et B décrivent des orbites circulaires de même rayon R, avec la même vitesse V = VA = VB. La période de rotation commune aux deux étoiles A et B est notée T : c’est la période de l’étoile double. 3.2.1. Expliquer pourquoi, dans la situation décrite sur le document 4, on λA > λB. 3.2.2. Sachant que l’effet Doppler ne se manifeste pas lorsque le vecteur vitesse de la source est perpendiculaire à la direction de visée, compléter en justifiant le tableau de l’ANNEXE DE L’EXERCICE 2 À RENDRE AVEC LA COPIE . Schématiser sans souci d’échelle le spectre correspondant à chaque configuration et montrer que l’évolution temporelle de ces spectres est périodique de période T/2. 3.2.3. En utilisant les spectres du document 5 qui montrent l’évolution temporelle de la position de la raie Hα dans le spectre de l’étoile double HD 80715, vérifier que la période T de celle-ci est voisine de 3,8 jours. DOCUMENTS DE LA PARTIE 3 Document 1 : principe de l’effet Doppler On note λ0 la longueur d’onde de référence de la raie étudiée dans le spectre (source immobile par rapport à l’observateur) et λ la longueur d’onde de la radiation émise par la source en mouvement. Lorsqu’une étoile s’éloigne de la Terre, on observe un décalage vers les grandes longueurs d’onde

appelé « redshift » et caractérisé par le nombre z = 0

0

λ − λλ

.

La formule de Doppler donne la vitesse d’éloignement V de la source lumineuse par rapport à

l’observateur terrestre dans le cas non relativiste : V = c 0

0

λ − λλ

.

c est la célérité de la lumière dans le vide (c = 2,99792.108 m.s-1) Document 2 : Décalage vers le rouge En 1930, Edwin HUBBLE avait constaté expérimentalement que plus les galaxies étaient lointaines, plus leur spectre présentait un décalage vers le rouge important. Le « décalage vers le rouge », qui sera appelé « redshift » apparaît, quand il est petit, comme

proportionnel à la distance z = 0H dc

où H0 est une constante appelée constante de Hubble.

Ce décalage est traditionnellement interprété comme étant dû à la vitesse d’éloignement des galaxies. Cette interprétation, si elle est vraie pour les « redshifts » petits est en fait fondamentalement erronée dans une perspective de relativité générale. Les « redshifts » observés vont d’une fraction de l’unité pour la plupart des galaxies, à 4 ou 5 pour les objets plus lointains, quasars, ou certaines autres galaxies.

D’après « Cosmologie : Des fondements théoriques aux observations » Francis Bernardeau (CNRS Éditions – EDP sciences)

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Document 3 : Extrait du spectre NGC 691

Source : observatoire de Haute Provence, logiciel libre SalsaJ.

Document 4 : Effet du mouvement des deux composantes d’une étoile double sur une raie d’absorption si l’axe reliant les deux étoiles est perpendiculaire à l’axe de visée.

a) Configuration :

b) Spectre observé (extrait) :

On note : λA la longueur d’onde de la raie provenant du spectre de l’étoile A et λB la longueur d’onde de la raie provenant du spectre de l’étoile B. Document 5 : Évolution temporelle de la position de la raie Ha dans le spectre de l’étoile HD 80715.

Crédit : « Observatoire de Paris / U.F.E. »

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III) METEORE DE TCHELIABINSK (à ne pas traiter par les élèves ayant choisi la sp écialité « physique ») (5 pts) Document 1 : On 15 February 2013 a meteoroid entered the Earth's atmosphere over Russia at about 09:20, becoming a brilliant fireball. The meteor was not detected before atmospheric entry (no one has tried to find and catalog every 15-meter object in the solar system). Moving at about 18 km/s (about 40,000 mph), it passed over the southern Ural region and exploded in an air burst over Chelyabinsk Oblast. The air burst occurred about 15 to 25 km (10 to 15 mi) above the ground. The energy released was equivalent to nearly 500 kilotons of TNT which would make it 20–30 times more powerful than the atomic bombs detonated at Hiroshima and Nagasaki.

Trail left by the meteor after it had passed over Chelyabinsk

Estimates of the size of the object ranged from a diameter of 17 m (56 ft) to a few metres. In earlier reports, Russian scientists estimated the meteor weighed about 10 tons before it entered the Earth's atmosphere, and broke apart 30–50 km (20–30 miles) above ground.

D'après : http://en.wikipedia.org/wiki/2013_Russian_meteor_event (version du 20/2/2013) Document 2 : Quelques données : - On considère que l'atmosphère a une altitude maximale de 100 km. - On considère que le champ de pesanteur a une valeur constante g de l'ordre de 9,8 m.s-2 dans l'atmosphère. - On néglige la poussée d’Archimède. - 1 TJ = 1012 J Document 3 : Graphique représentant l'évolution des énergies cinétique, potentielle et mécanique de la météorite au cours du temps L’entrée dans l'atmosphère de la météorite a lieu à t = 0.

3

2

1

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1. Extraire du document 1 la vitesse v de la météorite lors de son entrée dans l'atmosphère, ainsi que sa masse m et les exprimer en unités SI.

2. A partir de l’expression générale du travail d’une force constante, établir le travail du poids effectué entre l'entrée de l'atmosphère (point A) et un point B plus bas.

3. Calculer le travail du poids entre A et B, B étant situé à 60 km d'altitude.

4. Identifier chaque courbe du document 3, en expliquant clairement.

5. Retrouver à partir du document 3 la valeur de la vitesse v de la météorite lors de son entrée dans l'atmosphère.

6. Quelles sont les forces qui agissent sur la météorite entre A et B ? Justifier. Représenter ces forces sur un schéma.

7. Entre les points A et B, l'énergie mécanique a diminué de 1,0.109 J. En déduire le travail des forces de frottement entre A et B.

8. On suppose que les forces de frottement ont une intensité constante entre A et B, et que la trajectoire AB est rectiligne, avec AB = 85 km. Déterminer la valeur f des forces de frottement.

9. Expliquer pourquoi la météorite a « explosé » dans l'atmosphère.

IV) LE COR DES ALPES (Exercice « Chaque année, au mois de juillet, se déroule le festival international du cor des Alpes à Haute Nendaz, en Suisse. Cet instrument communiquer entre eux.

Un berger, situé au sommet d'une colline (point A sur la carte) joue la note la plus grave de son cor des Alpes. Son instrument a une longueur de 3,4 m.Pourra-t- on l'entendre à Haute Nendaz si le niveau d'intensi té sonore est de 100 dB à un mètre de l'instrument ? Hypothèses de travail :

- L'amortissement de l'onde n'est pas pris en compte : la dissipation d'énergie au cours de la propagation est négligeab

- Le rayonnement de la source est supposé isotrope.

L'analyse des données ainsi que la démarche suivie seront évaluées et nécessitent d'être correctement présentées. Les calculs numériques seront menés à leur terme avec rigueur. Il est aussi nécessaire d'apporter un regard critique sur le résultat et de discuter de la validité des hypothèses formulées. Donnée :

• Intensité acoustique de référence :

Document 1. Valeurs de la célérité du son dans l'ai r en fonction de la

Température en °C

Célérité en m.s

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Exercice « spécialité ») (5 pts)

Chaque année, au mois de juillet, se déroule le festival international du cor des Alpes à Haute Nendaz, en Suisse. Cet instrument folklorique était jadis utilisé par les bergers pour

Un berger, situé au sommet d'une colline (point A sur la carte) joue la note la plus grave de son cor des Alpes. Son instrument a une longueur de 3,4 m.

on l'entendre à Haute Nendaz si le niveau d'intensi té sonore est de 100 dB à un

L'amortissement de l'onde n'est pas pris en compte : la dissipation d'énergie au cours de la propagation est négligeable. Le rayonnement de la source est supposé isotrope.

L'analyse des données ainsi que la démarche suivie seront évaluées et nécessitent d'être correctement présentées. Les calculs numériques seront menés à leur terme avec rigueur. Il

d'apporter un regard critique sur le résultat et de discuter de la validité

• Intensité acoustique de référence : I0 = 1,0 × 10−12 W.m−2

Document 1. Valeurs de la célérité du son dans l'ai r en fonction de la température

Température en °C 10 20 30 40

Célérité en m.s−1 337 343 349 355

Chaque année, au mois de juillet, se déroule le festival international du cor des Alpes à Haute folklorique était jadis utilisé par les bergers pour

Un berger, situé au sommet d'une colline (point A sur la carte) joue la note la plus grave de

on l'entendre à Haute Nendaz si le niveau d'intensi té sonore est de 100 dB à un

L'amortissement de l'onde n'est pas pris en compte : la dissipation d'énergie au cours

L'analyse des données ainsi que la démarche suivie seront évaluées et nécessitent d'être correctement présentées. Les calculs numériques seront menés à leur terme avec rigueur. Il

d'apporter un regard critique sur le résultat et de discuter de la validité

température

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Document 2. Un instrument à vent : le cor des Alpes Lorsque l'on souffle dans un cor des Alpes pour la première fois, il semble impossible d'en sortir un seul son harmonieux. Mais avec un peu de pratique, on peut apprendre à produire jusqu'à vingt-deux notes, ceci sans utiliser ni valve ni bouton. La gamme de notes réalisable sur cet instrument dépend d'abord de sa géométrie, puis du talent de celui qui en joue. Les premiers cors des Alpes datent du 14eme siècle, ils étaient traditionnellement utilisés par les gardiens de troupeaux pour communiquer entre eux sur des distances d'une dizaine de kilomètres. Cet instrument de la famille des cuivres est fait d'une seule pièce de bois, un tube recourbé à son extrémité et mesurant en général de deux à quatre mètres de long. Pour en jouer, le musicien souffle dans une embouchure. La note la plus grave est atteinte lorsque la longueur d'onde de l'onde sonore associée à la note est égale à deux fois la longueur du cor. Document 3. L'intensité sonore d'une source isotrop e Pour une source isotrope (c'est-à-dire émettant la même énergie dans toutes les directions) de puissance P, l'intensité sonore / au point M dépend de la distance d à la source et s'exprime de la façon suivante :

24P

Idπ

= avec I en W.m−2 ; P en W ; d en m

Document 4. Seuil d'audibilité humaine en fonction de la fréquence Le graphique suivant indique les valeurs minimales de niveau d'intensité sonore audible en fonction de la fréquence.

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Annexe à rendre avec la copie de l’exercice concerné NOM : ……………………………. Prénom : ………………………………. Classe : ……

ANNEXE DE L’EXERCICE I

1.1.1.

NH2

COOHH5C6

1.1.2.

NH2

COOHH5C6

1.1.4.

2.3.2.

2.3.3. 3.1.

NH2

NH

OC6H5

O

O

CH3HOOC

3.4.1.

NH2

COOHHOOC

R C

O

O

+

H

H

R C

O

O H + H+

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Annexe à rendre avec la copie de l’exercice concerné NOM : ……………………………. Prénom : ………………………………. Classe : ……

ANNEXE DE L’EXERCICE II

Question 2.2. Pour chaque proposition, indiquer la (les) configurations correcte(s).

Relation entre λA et λB λA = λB λA > λB λA < λB

Configuration(s)

Sur ces schémas, l’observateur n’est pas représenté car il est à une très grande distance.