COURS DE TS SCIENCES PHYSIQUES
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Niveau: Secondaire, Lycée, Terminale
COURS DE TS SCIENCES PHYSIQUES - 1 - ? LES COURS LEGENDRE 1ère SERIE : 1ère leçon : rappels…………………………………………………………………….. 4 2ème leçon :interaction gravitationnelle………………………………………………. 7 2ème SERIE 1ère leçon : acides et bases en solutions aqueuses : définition et mesure du pH……… 11 2ème leçon :transformations totales et limitées ………………………………………. 16 3ème leçon : réactions entre un acide fort et une base forte ………………………….. 18 3ème SERIE leçon : interactions électromagnétiques……………………………………………… 37 4ème SERIE 1ère leçon : état d'équilibre d'un système …………………………………………… 44 2ème leçon : notion de couples acide / base …………………………………………. 49 5ème SERIE leçon : lois de la dynamique ……………………………………………………….. 72 6ème SERIE leçon : dosage d'un acide faible ……………………………………………………. 82 7ème SERIE leçon : rappels sur l'énergie ………………………………………………………… 113 8ème SERIE 1ère leçon : notions élémentaires de stéréochimie …………………………………… 139 2ème leçon : les piles …………………………………………………………………. 147 3ème leçon : transformations forcées. Electrolyse……………………………………. 153 9ème SERIE leçon : chute libre d'un solide dans le champ de pesanteur uniforme……………….. 158 Tir dans le vide. Mouvement sur un plan incliné. 10ème SERIE leçon : énergie chimique et chaleur …………………………………………………. 170 11ème SERIE 1ère leçon : mouvements des satellites terrestres.
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COURS DE TS SCIENCES PHYSIQUES - 1 - ? LES COURS LEGENDRE 1ère SERIE : 1ère leçon : rappels…………………………………………………………………….. 4 2ème leçon :interaction gravitationnelle………………………………………………. 7 2ème SERIE 1ère leçon : acides et bases en solutions aqueuses : définition et mesure du pH……… 11 2ème leçon :transformations totales et limitées ………………………………………. 16 3ème leçon : réactions entre un acide fort et une base forte ………………………….. 18 3ème SERIE leçon : interactions électromagnétiques……………………………………………… 37 4ème SERIE 1ère leçon : état d'équilibre d'un système …………………………………………… 44 2ème leçon : notion de couples acide / base …………………………………………. 49 5ème SERIE leçon : lois de la dynamique ……………………………………………………….. 72 6ème SERIE leçon : dosage d'un acide faible ……………………………………………………. 82 7ème SERIE leçon : rappels sur l'énergie ………………………………………………………… 113 8ème SERIE 1ère leçon : notions élémentaires de stéréochimie …………………………………… 139 2ème leçon : les piles …………………………………………………………………. 147 3ème leçon : transformations forcées. Electrolyse……………………………………. 153 9ème SERIE leçon : chute libre d'un solide dans le champ de pesanteur uniforme……………….. 158 Tir dans le vide. Mouvement sur un plan incliné. 10ème SERIE leçon : énergie chimique et chaleur …………………………………………………. 170 11ème SERIE 1ère leçon : mouvements des satellites terrestres.
- dipôle électrique
- transfert d'énergie par travail
- autour du soleil dans l'approximation du mouvement circulaire
- vecteur accélération
- mouvement des planètes …………
- modèle ondulatoire de la lumière ………………………………………
- champ magnétique
- interactions dans l'univers
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COURS DE TS SCIENCES PHYSIQUES 1èreSERIE : 1èreleçon : rappels
.. 2èmeleçon :interaction gravitationnelle
2èmeSERIE 1èreleçon : acides et bases en solutions aqueuses : définition et mesure du pH
11 2ème 16
.leçon :transformations totales et limitées
3èmeleçon : 18réactions entre un acide fort et une base forte
.. 3èmeSERIE leçon : interactions électromagnétiques
37 4èmeSERIE 1ère
44leçon : état d’équilibre d’un système
2ème
.leçon : notion de couples acide / base
49 5èmeSERIE leçon : lois de la dynamique
.. 72 6èmeSERIE leçon : dosage d’un acide faible
. 82 7èmeSERIE leçon : rappels sur l’énergie
113 ème 8 SERIE 1ère 139
leçon : notions élémentaires de stéréochimie
2ème 147leçon : les piles
. 3èmeleçon : transformations forcées. Electrolyse
. 153 9èmeSERIE leçon : chute libre d’un solide dans le champ de pesanteur uniforme
.. 158 Tir dans le vide. Mouvement sur un plan incliné. 10èmeSERIE leçon : énergie chimique et chaleur
. 170 11èmeSERIE 1ère 175leçon : mouvements des satellites terrestres. Mouvement des planètes
autour du soleil dans l’approximation du mouvement circulaire uniforme. 2èmeleçon : action d’un champ électrique uniforme sur une particule chargée
.. 177 Action d’un champ magnétique sur une particule chargée : force de Lorentz. Cas particulier du champ uniforme. 12èmeSERIE 1èreleçon : synthèse d’un ester utilisé en parfumerie
.. 242 2èmeleçon : les savons
. 251
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281 285
13èmeSERIE 1ère
leçon : ondes mécaniques progressives
2ème
.leçon :ondes mécaniques périodiques
14èmeSERIE 1èreleçon : synthèse d’un médicament au laboratoire
. 291 2èmeleçon : formulation et dosage de l’aspirine
297
. 15èmeSERIE 1ère
. 313leçon : présentation des systèmes oscillants
2èmeleçon : oscillateurs mécaniques
... 315 16èmeSERIE 1ère 340leçon : étude cinétique d’une réaction chimique
... 2èmeleçon : phénomène de catalyse
353
. 17èmeSERIE 1èreleçon : oscillateurs électriques
.. 383 2ème 397leçon : modèle des oscillateurs sinusoïdales libres
. 18èmeSERIE leçon : extraire et identifier des espèces chimiques (spécialité)
.. 430 1ère 2ème 434leçon : synthèse d’une espèce chimique (spécialité)
.. 19èmeSERIE 1ère 38 4leçon :noyaux radioactifs
. 2èmeleçon : l’énergie du noyau
.. 441 20èmeSERIE 1ère
448leçon :modèle ondulatoire de la lumière
2èmeleçon : l’atome, ouverture au monde quantique
452 21èmeSERIE leçon : sujet de bac blanc
. 458 22èmeSERIE 1ère 470
.leçon : dosage par étalonnage (spécialité)
2ème 473: titrages directs et indirects (spécialité)
.leçon 23èmeSERIE 1èreleçon : formation d’une image et instruments d’optique (spécialité)
. 477 2ème 486leçon : son et modes propres de vibration, ondes stationnaires,
acoustique musicale et physique des sons (spécialité) 3èmeleçon : séparation et électrolyse (spécialité)
.. 494
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COURS DE TS SCIENCES PHYSIQUES 24èmeSERIE 1èreleçon : transmission des informations par ondes électromagnétiques
. (spécialité) 2ème
....leçon : modulation et démodulation (spécialité)
3èmeleçon : réception d’une émission radio (spécialité)
4èmeleçon : formulation et conditionnement (spécialité)
..
a B d E Ec F g g0 G G I l L m n N P q Q R rT s S t T T U v V W z
Α
m D a A B C e
499
503 505 507
Notations, unités et valeurs. vecteur accélération. [ a ] = m.s-² champ magnétique. [ B ] = tesla de symbole T distance entre les armatures d’un condensateur plan. [ d ] = m champ électrique. [ E ] = V.m-1 énergie cinétique. [ Ec ] = J force de frottement. [ f ] = N vecteur force. [ F ] = N champ de pesanteur. [ g ] = m.s-² valeur du champ de pesanteur de la Terre au niveau du sol. [ g0] = m.s-² champ de gravitation. [ G ] = m.s-² constante de gravitation. G = 6,67.10-11N.m².kg-² intensité d’un courant constant. [ I ] = A vecteur déplacement. [ l ] = m longueur du périmètre d’une orbite. [ L ] = m masse. [ m ] = kg nombre de spires par mètre d’un solénoïde. [ n ] = m-1 vecteur unitaire normal à la trajectoire. [ N ] = sans unité vecteur poids. [ P ] = N charge d’une particule. [ q ] = coulomb de symbole C quantité d’électricité (grande charge due à une accumulation de particules). [ Q ] = C rayon d’une spire. [ R ] = m rayon de la Terre. [ rT] = m abscisse curviligne. [ s ] = m surface. [ S ] = m² temps. [ t ] = s période de révolution. [ T ] = s vecteur unitaire tangent à la trajectoire. [ T ] = sans unité tension (ou différence de potentiel). [ U ] = V vecteur vitesse. [ v ] =-1 m.s potentiel électrique. [ V ] = V travail. [ W ] = J altitude par rapport au sol. [ z ] = m perméabilité électrique (Α0pour le vide)41 .ε019.109SI ϑ perméabilité magnétique (m0pour le vide)m0= 4.ϑ.10-7SI. variation d’une quantité physique.D= quantité finale quantité initiale vecteur accélération. [ a ] m.s- = ² amplitude des oscillations non amorties ou entretenues. [ A ] = unité de la grandeur caractéristique champ magnétique. [ B ] = T capacité d’un condensateur. [ C ] = Farad de symbole F force électromotrice d’auto-induction. [ e ] = V
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COURS DE TS SCIENCES PHYSIQUES E force électromotrice d’un dipôle générateur actif. [ E ] = V E’ force contre électromotrice d’un dipôle récepteur actif. [ E’ ] = V Ec énergie cinétique. [ Ec ] = J Em énergie mécanique. [ Em ] = J Ep énergie potentielle. [ Ec ] = J f fréquence des oscillations forcées imposées par l’excitateur. [ f ] = Hz f0 propre d’un oscillateur non amorti ou entretenu. [ f fréquence0] = Hz fr fréquence de résonance d’un oscillateur forcé. [ fr ] = Hz g intensité du champ de pesanteur. [ g ] = m.s-² i intensité d’un courant électrique variable. [ i ] = A I intensité d’un courant électrique continu. [ I ] = A k constante de raideur d’un ressort. [ k ] = N.m-1 l longueur. [ l ] = m L inductance ou coefficient d’auto-induction d’un circuit. [ L ] = Henry de symbole H l0 longueur à vide d’un ressort. [ l0] = m m masse. [ m ] = kg N nombre de spires d’un solénoïde. [ N ] = sans unité p puissance instantanée. [ p ] = W q quantité d’électricité ou charge d’une armature d’un condensateur. [ q ] = C Q transfert d’énergie par chaleur. [ Q ] = C Q0 facteur de qualité d’un oscillateur forcé. [ Q0] = sans unité R résistance d’un dipôle électrique. [ R ] =W S surface d’une spire d’un solénoïde. [ S ] = m² t temps. [ t ] = s T pseudo-période d’un oscillateur amorti. [ T ] = s T0 propre d’un oscillateur non amorti ou entretenu. [ T ] = s période u tension variable aux bornes d’un dipôle électrique. [ u ] V = U tension continue ou différence de potentiel aux bornes d’un dipôle électrique. [ U ] = V W transfert d’énergie par travail. [ W ] = J Z impédance d’un dipôle passif. [ Z ] =W b de la bande passante d’un oscillateur forcé. [ longueurb] = Hz Φ d’un signal sinusoïdal. [ phaseΦ] rad = mi (laubeé it gpnmamiéqeértm0pour le vide)m0= 4.ϑ.10-7SI. Ν constante de temps d’un dipôle RC ou RL. [Ν] = s w d’un signal sinusoïdal. [ pulsationw] = rad. s-1 Dvariation d’une quantité physique.D= quantité finale quantité initiale
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SCIENCES PHYSIQUES 1èreSERIE
CHAMPS ET INTERACTIONS DANS L'UNIVERS LECON 1: rappels LECON 2: interaction gravitationnelle
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1.1 Rappels
LECON 1
1ere SERIE
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1.1.1 Référentiel C'est un observateur muni d'un moyen pour mesurer le temps. Un système d'axes de coordonnées peut être lié à cet observateur. 1.1.2 Repère C'est un système d'axes muni d'une base et d'une origine. Exemple : un repère orthonormé de R3 ineO or e M repèrig du M e1,e2,e3les 3 vecteurs de base e2exM Ox, Oy, Oz les axes de coordonnées (ici 1x e3orogohtuano )x zM zxM, yM, zMles coordonnées (ici cartésiennes) du point M ou les composantes du vecteur OM1x .e#y .e#z .e
M 1 M 2 M 3 1.1.3 Quelques référentiels importants Référentiel terrestre L'observateur est lié à la surface de la Terre. Il est entraîné dans le mouvement de rotation de la Terre autour de son axe et dans le mouvement de rotation de la Terre autour du soleil. x Terre x S x S x x Référentiel géocentrique L'observateur est au centre d'inertie de la Terre. Les axes de coordonnées pointent vers des étoiles lointaines (c'est- à- dire pratiquement fixes). x x Terre x S x x S
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COURS DE TS SCIENCES PHYSIQUES1ere SERIE- 7 - Référentiel héliocentrique (ou de Copernic) L'observateur est au centre d'inertie du système solaire (c'est- à- dire pratiquement au centre du soleil). Les axes de coordonnées pointent vers des étoiles lointaines. Soleil 1.1.4 Référentiel galiléen En cherchant à vérifier expérimentalement le principe du centre d’inertie, on arrive à la conclusion que le référentiel héliocentrique est galiléen et qu'il existe une infinité de référentiels galiléens, tous animés par rapport au référentiel héliocentrique d'un mouvement de translation rectiligne uniforme. 1.1.5 Référentiel galiléen approché Les référentiels terrestre et géocentrique ne sont pas galiléens puisque la Terre tourne autour du soleil. Néanmoins, pour la plupart des applications pratiques qui ne réclament pas une extrême précision, l'expérience montre qu'ils peuvent être considérés comme galiléens. 1.1.6 Référentiel repère La notion de mouvement n’a pas de caractère absolu mais est essentiellement relative au référentiel par rapport duquel il est décrit. Le repère, contrairement au référentiel, n’intervient pas dans la définition du mouvement. Exemple : Un skieur dévale une pente rectiligne. On choisit le référentiel terrestre pour étudier son mouvement. Par commodité pour les calculs, on attache au skieur un repère en translation par rapport à la piste. x Remarques : les composantes du vecteur vitesse du skieur ne sont évidemment pas nulles ! Ce serait le cas dans le référentiel skieur. choisir le skieur comme référentiel serait mal avisé. En effet, le skieur va de plus en plus vite par rapport au référentiel terrestre. Le référentiel skieur n’est donc pas galiléen car il n’est pas animé d’un mouvement de translation rectiligne uniforme par rapport au référentiel terrestre (considéré comme galiléen).
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1ere SERIE COURS DE TS SCIENCES PHYSIQUES - 8 -toutes les lois de la mécanique que nous verrons cette année (en particulier : le principe du centre d’inertie, le théorème de l’énergie cinétique et la relation fondamentale de la dynamique) ne sont valables que dans les référentiels galiléens.
1.2 Interaction gravitationnelle
LECON 2
1.2.1 Expression vectorielle de la loi de gravitation Soit deux objets ponctuels ou quasi-ponctuels A et B, de masses mAet mB. A exerce sur B une force attractive FA sur B par le principe d'interaction de Newton, B et, exerce sur A une force d'attraction FB sur A F telle queA sur B 1- FB sur A. A B FA sur B1%A mGA²B.mB uAB FB sur AFA sur BuABvecteur unitaire orienté de A vers B La force qui s’exerce sur chaque particule est due à l’autre, et traduit l’interaction qui s’exerce entre elles. 11 G est la constante de gravitation universelle : G = 6,67.10-N.m2.kg-2. 1.2.2 Notion de champ En tout point d’une portion d’espace, on définit une propriété physique. Cette propriété se propage à partir d’une source. Par exemple, la lumière part du Soleil et parvient à la Terre. Mais elle parvient aussi aux autres points de l’Un sa présence ne se manifeste pas si elle n’ i à éclairer.1ere SERIE a r en Cette propriété peut être scalaire (un champ de température) ou ve mp électrique). Un champ vectoriel est uniforme si la propriété vectorielle considérée a même direction, même sens et même norme en tout point où elle est définie. On se place en un point A de l'espace, où un objet ponctuel de masse m est soumis à une force de gravitation F . Le vecteur champ de gravitation G(A est défini par : G(A = 1/m. F , ou encore F =m. G(A . 1.2.3 Champ de gravitation Si on suppose que sa structure interne ne joue aucun rôle, on peut assimiler la Terre à un objet ponctuel de masse mT. Ainsi la Terre et A sont des masses ponctuelles. A est situé à l’altitude z par rapport au sol :
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COURS DE TS SCIENCES PHYSIQUES - 9 -TmAmT FT sur A1 %r(.Gm # uz ²)TA1mA %(rG #u )²TA1mA. GT, avec rT, rayon de la Terre. T Tz GTest appelé le champ de gravitation engendré par la masse de la Terre. Ce champ possède une symétrie sphérique autour du centre de la Terre. aucune masse ne lui permet de seCe champ est présent autour de la Terre même si manifester. Si on néglige l’effet de rotation de la Terre sur elle-même, la force exercée par la Terre sur A n’est autre que le poids de A : FA1PA1mA.g T sur et donc GT1g (toujoursnéglige la rotation de la Terre sur elle-même) si on GT
la surface de la Terre : à GT(z10) =g0 =.GmT rT² ² à l’altitude z : G.m r ² r GT1G(rT.#mzT)²1rT²T(rTT#z)²1g0r(.TT#z)² voisinage de la Terre : r auT22z⇒ g4g0 ⇒ champ de le pesanteur est uniforme au voisinage de la Terre (même direction, même sens, même norme). _____________________________________________________ Exercice 1 1. La force d'interaction entre la Terre et la Lune a pour valeur 2.1020 N. Quelle
est la distance entre les centres de ces deux astres ? 2. La mesure de la distance Terre-Lune se fait à l'aide d'un laser : un faisceau laser est envoyé sur la Lune, un réflecteur, placé par les astronautes, renvoie ce faisceau vers la Terre. On mesure le temps qui s'écoule entre émission et réception du faisceau. La valeur obtenue est de 2,5 s. Déduisez-en la valeur de la distance Terre-Lune. 3. Les résultats obtenus aux questions précédentes sont-ils compatibles ? Données : constante de gravitation universelle : G = 6,7.10-11 SI ; masse de la Terre : MT = 6.1024kg ; masse de la lune : ML= 7,3.1022kg ; vitesse de la lumière dans le vide : c = 3.108 -1 m.s . Exercice 2 _____________________________________________________ Calculez la masse de la Terre sachant que l'intensité de la pesanteur au sol est g0= 9,81 N.kg-1, avec la constante de gravitation universelle : G = 6,67.10-11 et le rayon terrestre : R SIT = 6370 km.
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SCIENCES PHYSIQUES 2èmeSERIE LECON 1 :solutions aqueuses : définition et mesure du pHAcides et bases en LECON 2: Transformations totales et limitées LECON 3: Réactions entre un acide fort et une base forte EXEMPLE D’UN DEVOIR
2eme SERIE
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Physique evoir n°1 DEVOIR À ADRESSER À LA CORRECTION
!" #$! % $ &$#!! ' () $ *&$ +&$ # # %! $% &%,&
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