National 2018 · SP · session normale

الجزءان الأول والثاني مستقلان. الجزء الأول : التحليل الكهربائي لمركب أيوني (برومور الرصاص). ننجز التحليل الكهربائي لبرومور الرصاص Pb²⁺+2Br⁻ عند درجة حرارة مرتفعة بواسطة مولد يزود الدارة بتيار كهربائي شدته I ثابتة. أثناء هذا التحليل الكهربائي يتوضع فلز الرصاص على أحد الإلكترودين ويتكون غاز ثنائي البروم بجوار الإلكترود الآخر. عند اشتغال المحلل الكهربائي لمدة زمنية Δt=3600 s ، تتكوّن الكتلة m=20,72 g من فلز الرصاص. معطيات : المزدوجتان المتدخلتان في التفاعل : Pb²⁺/Pb_(s) و Br_2(g)/Br⁻ ؛ ثابتة فرادي : F=9,65.10⁴ C.mol⁻¹ ؛ الحجم المولي للغازات في ظروف التجربة : V_m=70,5 L.mol⁻¹ ؛ الكتلة المولية للرصاص : M(Pb)=207,2 g.mol⁻¹. الجزء الثاني : دراسة تفاعلين لحمض اللاكتيك. يعرف عادة حمض 2-هيدروكسيبروبانويك بحمض اللاكتيك، وهو حمض عضوي يدخل في مجموعة من التفاعلات البيوكيميائية. يوجد هذا الحمض في الحليب والألبان وفي بعض الفواكه والخضر ويستعمل كمادة مضافة في الصناعة الغذائية و في الصيدلة ضد بعض أمراض الجلد... يهدف هذا الجزء من التمرين في مرحلة أولى إلى دراسة تفاعل حمض اللاكتيك مع هيدروكسيد الصوديوم، وفي مرحلة ثانية إلى دراسة تفاعله مع كحول. 1. تفاعل حمض اللاكتيك مع هيدروكسيد الصوديوم. معطيات : تمت جميع القياسات عند درجة الحرارة 25 ^∘C ؛ الصيغة نصف المنشورة لحمض اللاكتيك هي : CH₃−CH(OH)−COOH ونرمز له بـ AH ولقاعدته المرافقة بـ A⁻ ؛ ثابتة الحمضية للمزدوجة AH_(aq)/A⁻_(aq) هي : K_A=10^−3,9 ؛ منطقة الانعطاف لبعض الكواشف الملونة : الهيليانتين 3−4,4 ؛ أزرق البروموثيمول 6−7,6 ؛ أحمر الكريزول 7,2−8,8. نعاير بقياس pH ، حجما V_A=15 mL من محلول مائي (S_A) لحمض اللاكتيك AH تركيزه C_A بواسطة محلول مائي (S_B) لهيدروكسيد الصوديوم ذي التركيز C_B=3.10⁻² mol.L⁻¹. يمثل المنحنى أسفله تغيرات قيم pH الخليط بدلالة الحجم V_B المضاف من المحلول (S_B) خلال المعايرة. 2. تفاعل حمض اللاكتيك مع الميثانول. نمزج في حوجلة الكمية n₀=10⁻³ mol من حمض اللاكتيك CH₃−CH(OH)−COOH مع نفس الكمية n₀=10⁻³ mol من الميثانول الخالص CH₃−OH ، ثم نسخن بالارتداد الخليط التفاعلي لمدة زمنية معينة، فنحصل عند نهاية التفاعل على إستر E كمية مادته n_E=6.10⁻⁴ mol.

تحديد سرعة انتشار موجة فوق الصوتية في سائل. تنتشر الموجات الميكانيكية في الأوساط المادية فقط ، وتزداد سرعة انتشارها مع كثافة الوسط المادي. لتحديد القيمة التقريبية لسرعة الانتشار V_p لموجة فوق الصوتية تنتشر في البترول (سائل) نقوم بالتجربة التالية : عند نفس اللحظة t=0 ، نرسل موجتين فوق الصوتيتين بواسطة باعثين E₁ و E₂ مرتبطين بمولد GBF ومثبتين في أحد طرفي حوض يحتوي على كمية من البترول، فتنتشر إحداهما في الهواء والأخرى في البترول. نثبت في الطرف الآخر من الحوض مستقبلين R₁ و R₂، بحيث يلتقط المستقبل R₁ الموجة المنتشرة في الهواء ويلتقط المستقبل R₂ الموجة المنتشرة في البترول. (انظر الشكل 1). نعاين على شاشة راسم التذبذب الإشارتين الملتقطتين من طرف المستقبلين R₁ و R₂ (الشكل 2). معطيات : تقطع الموجتان نفس المسافة : L=1,84 m ؛ سرعة الموجات فوق الصوتية في الهواء : V_air=340 m.s⁻¹ ؛ الحساسية الأفقية لراسم التذبذب : 2 ms/div.

خصص أستاذ مع تلامذته حصة الأشغال التطبيقية الخاصة بمادة الفيزياء لتحديد سعة مكثف بطريقتين تجريبيتين مختلفتين وللقيام بدراسة دارة RLC متوالية. I- التحديد التجريبي لسعة مكثف. 1. باستعمال مولد مؤمثل للتيار الكهربائي. تحت إشراف أستاذ المادة، أنجزت مجموعة أولى من تلاميذ القسم التركيب التجريبي الممثل في الشكل 1 والمكوّن من : مولد مؤمثل للتيار يزود الدارة بتيار كهربائي شدته I₀ ؛ موصل أومي مقاومته R ؛ مكثفين (c₁) و (c₂) مركبين على التوازي، سعة الأول C₁=7,5 μF و سعة الآخر C₂ مجهولة ؛ قاطع التيار K. عند لحظة t=0 ، أغلق أحد التلاميذ الدارة. بواسطة نظام مسك معلوماتي، تم الحصول على منحنى تغيرات الشحنة الكهربائية q للمكثف المكافئ للمكثفين (c₁) و (c₂) بدلالة التوتر u_AB. (الشكل 2). 2. بدراسة استجابة ثنائي القطب RC لرتبة توتر. أنجزت مجموعة ثانية من تلامذة نفس القسم التركيب التجريبي الممثل في الشكل 3 والمكون من : مولد مؤمثل للتوتر قوته الكهرمحركة E ؛ موصل أومي مقاومته R=1600 Ω ؛ المكثف السابق ذي السعة C₂ ؛ قاطع التيار K ذي موضعين. بعد الشحن الكلي للمكثف، أرجح أحد التلاميذ قاطع التيار إلى الموضع (2) عند لحظة t=0. بواسطة نظام مسك معلوماتي، تم الحصول على منحنى تغيرات التوتر u_C2(t) بين مربطي المكثف (الشكل 4). II- دراسة دارة RLC متوالية. أنجز أحد التلاميذ التركيب التجريبي الممثل في الشكل 5 الذي يتضمن : مكثفا مشحونا كليا سعته C=2,5 μF ؛ وشيعة معامل تحريضها L ومقاومتها r ؛ قاطع التيار K. بعد غلق الدارة وبواسطة نظام مسك معلوماتي، تم الحصول على تذبذبات شبه دورية لتغيرات الشحنة q(t) للمكثف.

الجزءان الأول والثاني مستقلان. الجزء الأول : دراسة حركة السقوط الرأسي لكرية في سائل لزج. لتحديد بعض مميزات حركة سقوط كرية في سائل لزج ، ننجز التجربة التالية : نملأ أنبوبا مدرجا بسائل لزج وشفاف كتلته الحجمية ρ ثم نحرر داخله، بدون سرعة بدئية، كرية متجانسة كتلتها m=2.10⁻² kg وحجمها V ومركز قصورها G. ندرس حركة مركز القصور G في معلم (O,j) مرتبط بمرجع أرضي نعتبره غاليليا. نمعلم موضع G عند لحظة t بالأرتوب y على محور Oy رأسي موجّه نحو الأسفل (الشكل 1). نعتبر أن موضع G منطبق مع أصل المحور Oy عند أصل التواريخ. نعتبر أن دافعة أرخميدس F_a غير مهملة بالنسبة لباقي القوى المطبقة على الكرية. ننمذج قوى الاحتكاك التي يطبقها السائل على الكرية أثناء حركتها بقوة f=−k.v_G ، حيث v_G متجهة سرعة G عند لحظة t و k معامل ثابت موجب. نذكر أن شدة دافعة أرخميدس تساوي شدة وزن السائل المزاح F_a=ρ.V.g ، حيث g شدة الثقالة. لتحديد قيمة السرعة اللحظية لمركز قصور الكرية، نستعمل كاميرا رقمية وعدة معلوماتية ملائمة. نحصل بعد معالجة المعطيات التجريبية على منحنى الشكل 2 الذي يمثل تغيرات السرعة v_G بدلالة الزمن. الجزء الثاني : دراسة طاقية لمتذبذب ميكانيكي (جسم صلب – نابض). ننمذج جزءا من آلة ميكانيكية بمجموعة متذبذبة أفقية تتكون من جسم صلب (S)، مركز قصوره G وكتلته m ، مثبت بطرف نابض أفقي لفاته غير متصلة وكتلته مهملة وصلابته K=35 N.m⁻¹. الطرف الآخر للنابض مثبت بحامل ثابت. نزيح الجسم (S) عن موضع توازنه بالمسافة X_m ثم نحرره بدون سرعة بدئية، فيتذبذب بدون احتكاك فوق مستوى أفقي. تتم دراسة حركة مركز القصور G في معلم (O,i) مرتبط بمرجع أرضي نعتبره غاليليا. ينطبق موضع G عند التوازن مع الأصل O للمحور (O,i). نمعلم موضع G في المعلم (O,i) عند لحظة t بالأفصول x. (الشكل 3). نختار موضع G عند التوازن (x=0) مرجعا لطاقة الوضع المرنة. تكتب المعادلة الزمنية لحركة G على شكل x(t)=X_m.cos(2πtT₀+φ). يمثل منحنى الشكل 4 تغيرات الأفصول x بدلالة الزمن.