03) Le sport - E

Partie 3
Notions:
La pratique du sport
Chapitre 15. Le mouvement
15.1. Introduction
15.1.1. Quelques exemples de "sports qui bougent"
Afin de bien vous rendre compte de ce dont il est question ici, vous êtes
fortement encouragé à exercer une activité physique ! En attendant, voici quelques
extraits "sportifs".
Voir: sur Youtube
https://www.youtube.com/watch?v=pVtZL2hQYLE
https://www.youtube.com/watch?v=nZcejtAwxz4
https://www.youtube.com/watch?v=gMaDhkNJA2g
https://www.youtube.com/watch?v=_AArltTNRaA
https://www.youtube.com/watch?v=yKP7jQknGjs
https://www.youtube.com/watch?v=Mun_kUi9dx4
15.1.2. Définition
La cinématique est l'étude du mouvement d'un corps en fonction du temps,
indépendamment de toute cause pouvant le provoquer ou le modifier.
L'objet de la cinématique est la description mathématique du mouvement à
partir des notions de position par rapport à un repère d'espace, de trajectoire, de
temps et de vecteurs vitesse et accélération.
15.2. Relativité du mouvement
15.2.1. Mouvement et trajectoire
Activité: Hatier 2014, p130
Le mouvement correspond à la variation de la position d'un point (d'un solide, d'un
système...) étudiée dans un référentiel, en fonction du temps.
La trajectoire est l'ensemble des positions successives occupées par un point au
cours de son mouvement.
Simuler: exemples de mouvement
http://www.ostralo.net/3_animations/swf/mouvements.swf
Quelle est la trajectoire d'un point fixe de la nacelle lorsque la roue tourne ?
15.2.2. Référentiel
"ça bouge! Mais par rapport à quoi..?"
Si la description correcte (et donc complète) d'un mouvement peut paraître
lourde, c'est parce qu'il y a une réelle necessité à préciser la manière dont est
référencée la position du point étudié au cours du mouvement.
Simuler: relativité du mouvement – choix du référentiel
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/seconde/referentiel_relati
vite_mouvement_train.htm
La trajectoire de la balle n'est visiblement pas la même suivant le choix du
référentiel.
Un Référentiel est un ensemble constitué:
- d'un repère d'espace lié à un corps de référence permettant d'exprimer la position.
- d'un horloge permettant de dater les évènements.
Remarques: (complément de mathématiques)
Le choix du référentiel doit toujours se faire de façon à simplifier les expressions
mathématiques tout en respectant au mieux les hypothèses fixèes dans la définition
du système.
Les coordonnées d'une même position seront différentes dans un autre repère.
Autrement dit, l'expression de la trajectoire est liée au référentiel.
Le mouvement est dit relatif.
On décrit le mouvement d'un point par rapport à un autre point.
Vous n'êtes pas encore convaincu ? Entraînez-vous !
Simuler: relativité du mouvement – course de voitures
http://www.ostralo.net/3_animations/swf/relativite_voitures.swf
15.2.3. La vitesse
Nous allons redéfinir ensemble la notion de vitesse, valeur moyenne de vitesse
et aborder la notion de valeur instantanée de la vitesse.
La vitesse, telle qu'elle est vue au collège, est une grandeur physique qui
renseigne de la capacité d'un point à changer rapidement de position au cours du
temps.
Dans un référentiel donnée, la valeur instantanée de la vitesse, notée v(t) ou v,
exprimée en m.s-1, est égale au rapport de la distance séparant les deux positions
("rapprochées dans le temps") occupées par un point, sur la durée séparant la prise
de ces positions.
Avec t2 ≈ t1
Dans un référentiel donnée, la valeur moyenne de la vitesse, notée <v(t)> ou vmoy
, exprimée en m.s-1, d'un point se déplaçant à une vitesse variabe, correspond à la
vitesse qu'il faudrait maintenir tout au long du mouvement pour effectuer le même
trajet en autant de temps.
Exemple: fonctionnement des radars de contrôle routier.
Voir: Cours T.spcl – ch08 – Télémétrie 1.2.1 à 1.2.4 (pour les plus curieux...)
http://demignyj.e-monsite.com/medias/files/08-applications-observer-et-mesurer-1.pdf
15.3. Chronophotographie et mouvements caractérisés
15.3.1. Rappel: chronophotographie
La chronophotographie est le terme historique qui désigne une technique de
photographie qui permet de prendre une succession de photographies à intervalles
réguliers permettant d'étudier le mouvement en décomposé de l'objet photographié.
15.3.2. Mouvements caractérisés
Tout mouvement est une combinaison de mouvement
de translation et/ou de mouvement de rotation.
On distingue:
- Les mouvements de translation, dits rectilignes.
- Les mouvements de rotation, dits circulaires.
- Les mouvements quelconques, dits curvilignes.
Suivant la trajectoire et l'évolution de la vitesse, on distingue:
- Les m.r.u et m.c.u ("uniforme", la vitesse est constante)
- Les m.r.u.v et m.c.u.v ("uniformément varié", la variation de vitesse est constante)
15.4. Cas simples
Activité: Hachette, p228 - parachutistes filmés
AE n°11 - Latis pro: balle lachée à partir d'un velo en déplacement
Simuler: chronophotographie mru
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/seconde/chronophotograp
hie_mouvement_uniforme.htm
Simuler: chronophotographie mruv
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/seconde/chronophotograp
hie_mouvement_accelere.htm
Chapitre 16. Forces et inertie
16.1. Introduction
Le chapitre 15, portant sur la cinématique, nous a permis d'étudier le
mouvement, indépendamment des causes de celui-ci. Ici, au chapitre 16, nous allons
nous interesser aux causes du mouvement.
La dynamique est l'étude des relations entre les forces et les mouvements qu'elles
produisent. Elle décrit comment des corps se déplacent sous l'action de forces
extérieures.
Remarque:
La dynamique se combine en deux domaines de mécanique:
- La statique, qui étudie l'équilibre des corps.
- La cinématique, qui étudie le mouvement.
16.2. Action mécanique, force et vecteur force
16.2.1. Action mécanique
Lorsqu'un corps agit sur un autre, on dit qu'il exerce une action mécanique sur
celui-ci. Elle représente des efforts exercés sur et entre les corps réels.
Remarques:
- Elle est dite "de contact" si les deux corps ont une surface en commun,
sinon, elle est dite "à distance".
- Elle est indicée par un couple "donneur/receveur", l'un des corps agissant sur
l'autre.
Une action mécanique d'un donneur peut entraîner:
- La mise en mouvement du receveur
- La modification de la trajectoire et/ou vitesse du receveur
- La déformation du receveur
Exemple:
Lors d'un revers au tennis, on frappe la balle à l'aide d'une raquette. Le
système étudié est la balle. Les actions mécaniques exercées sur le système par
des objets extérieurs à ce dernier sont:
- L'action de la raquette sur la balle.
- L'action de la Terre sur la balle.
- L'action de l'air sur la balle.
16.2.2. Force
Une force est une action mécanique de translation qu'exerce un corps sur un autre.
Elle s'applique en un point du receveur (ou sur une surface suffisamment petite),
dans une certaine direction (celle de la translation), dans le sens du donneur vers le
receveur, avec une certaine intensité.
Exemples:
Poussée d'Archimède (1ère S)
Force gravitationnelle (ex: poids...)
Force électromagnétique (1ère S)
Tension d'un cable
Remarque:
L'intensité d'une force associée à l'action mécanique qu'exerce un corps 1 sur un
corps 2, notée F1/2, s'exprime en Newton (N).
Simuler: force et mouvement – débuter
http://phet.colorado.edu/fr/simulation/forces-and-motion-basics
Simuler: Action d'équilibrage
http://phet.colorado.edu/fr/simulation/balancing-act
16.2.3. Modélisations et vecteur force
Comment peut-on représenter les corps et les interactions ?
Tout dépend du système mécanique étudié. Il faut effectuer des hypothèses
cohérentes. Essayer autant que possible de faire une première approche simplifiée du
système, vérifier la cohérence des résultats. La précision des résultats augmente avec
la complexité du modèle du système étudié.
Un point matériel (ou masse ponctuelle) est une représentation idéale d'un corps
infimment petit (point géométrique) de masse finie.
On modèlise une force par un vecteur, appelé "vecteur force", généralement noté:
ou
Comme tout vecteur, en plus du point d'application, le vecteur force est défini par:
- une direction (celle de la translation)
- un sens (donneur vers receveur)
- une norme (de valeur égale à l'intensité de la force)
Exemple:
Reprenons notre revers de tennis.
(En négligeant les frottements de l'air)
Simuler: représentation force
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/seconde/representation_f
orce.htm
16.2.4. Rappels mathématiques: vecteur
Lire: Cours vecteur 2nde
http://www.mathaapiti.org/fichiers/cours2dechap6.pdf
Lire: résumé de cours vecteur 2nde
http://www.xm1math.net/seconde/seconde_chap7_cours.pdf
Simuler: addition de vecteurs
https://phet.colorado.edu/fr/simulation/vector-addition
Pour la suite, on utilisera le formalisme suivant:
Les coordonnées de
, dans le repère
sont
.
ainsi, on note:
ou
où
est vecteur unitaire.
16.3. Principe d'inertie
16.3.1. Approche historique
Lire: histoire de la gravitation: Galilée
http://www.aim.ufr-physique.univ-paris7.fr/CHARNOZ/homepage/GRAVITATION/grav4.html
Voir: histoire du principe d'inertie (résumé)
https://www.youtube.com/watch?v=qdoPqL_A16s
En faisant des expériences avec des billes qui roulent sur des plans de
différentes natures, il observe que si le plan est très rugueux, la bille s'arrête
rapidement, par contre, si le plan est très lisse ou recouvert d'huile par exemple, la
bille parcourt une distance beaucoup plus grande avant de s'arrêter. Galilée eut alors
l'idée de forces de frottement : le plan rugueux frotte très fortement sur la bille et
l'oblige à s'arrêter rapidement, en revanche, sur le plan lisse les forces de frottement
sont très faibles et n'empêchent pas la bille de rouler. Dans la vie de tous les jours, les
forces de frottement sont partout présentes et obligent les corps à stopper leur
mouvement, c'est pour cela que pour entretenir ce mouvement on doit constamment
appliquer une force extérieure à un corps pour contrebalancer ces forces de
frottement : par exemple, on doit tirer une charrette pour la faire avancer, pour
contrebalancer les frottements dus aux pièces mécaniques dans les roues, et
également dus au contact avec le sol. Galilée "s'approche" du principe d'inertie...
"Tout corps possède une certaine inertie qui l'oblige à conserver sa vitesse, à moins
qu'une force extérieur, une force de frottement par exemple, ne l'oblige à arrêter ce
mouvement."
Vers 1644, E.Torricelli aurait écrit (déclaré ?):
"La gravité est une fontaine d'où jaillissent continuellement des quantités de mouvement...
Elles se conserveront et s'agrègeront; quand le grave vient donner la percussion sur le
marbre, il n'applique plus sa charge de 100 livres, fille d'un seul instant, mais les forces
omnes (sommées) filles de dix instants."
Ce principe d'inertie sera repris par Newton, et publié en 1687 dans son
ouvrage "philosophiae naturalis principia mathematica", correspondant à la première
des trois lois du mouvement.
"Tout corps persévère dans l'état de repos ou de mouvement uniforme en ligne
droite dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n'agisse sur lui, et ne le
contraigne à changer d'état."
16.3.2. Énoncé "moderne" du principe d'inertie
"Dans un référentiel galiléen, tout objet persévère dans son état de repos ou de
mouvement rectiligne uniforme si les actions mécaniques qui s'exercent sur lui se
compensent (ou l'absence d'action mécanique)."
Remarque:
On pourrait aussi retenir l'énoncé suivant:
"Si la résultante des forces appliquées sur un corps est nulle, le mouvement de celui
ci, dans un référentiel galiléen, est un m.r.u"
Attention ! v = 0 m.s-1 est un cas particulier de m.r.u
AE n°12 : Curling – principe d'inertie
Exemple:
Boule de bowling posée sur le sol.
Simuler: principe d'inertie
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/seconde/principe_inertie.
htm
Simuler: Principe d'inertie
http://www.ostralo.net/3_animations/swf/PrincipeInertie.swf
Voir: C'est pas sorcier – Roller, skate et BMX: comme sur des roulettes !
https://www.youtube.com/watch?v=XRSnKklJm3w
Voir: C'est pas sorcier – principe d'inertie (épisode d'anthologie !!)
https://www.youtube.com/watch?v=XrX_6CTbDe0
Voir: Eureka - Principe d'inertie
https://www.youtube.com/watch?v=LRJtJpQldq8
Voir (et vivre!): Force d'inertie – Palais de la découverte
http://www.canal-u.tv/video/cerimes/forces_d_inertie.9173
16.4. La masse d'un corps
Qu'est-ce que la masse d'un corps? Quel impact a t-elle sur le mouvement ?
La seconde loi de Newton, qui n'est pas au programme de la classe de seconde,
permet de dire qu'une force est une grandeur homogène au produit d'une masse par
une variation de vitesse. Voici la conséquence directe de cette loi:
- Pour le même corps (même masse), plus la force appliquée sur celui-ci est grande
plus sa vitesse changera brutalement.
- Une force appliquée sur un corps le fera se déplacer d'autant plus brutalement que
la masse de celui-ci est faible.
La masse dont on parle ici est appelée "masse inertielle". C'est la grandeur qui
rend compte de la capacité d'un corps à s'opposer à une variation de sa vitesse.
Exemple:
Au rugby (hokey, football US...) il est plus diffile de stopper un joueur de
100 kg qu'un joueur de 80 kg.
La force que vous pouvez appliquer sur
l'autre joueur pour le stopper depend de
votre propre poids et de vos appuis.
L'impact avec le joueur adverse
lors du contact dépend de sa masse et
de sa vitesse. (Énergie cinétique - 3ème).
Voir: best of football US
https://www.youtube.com/watch?v=gfRZvvCkH74
16.5. Étude expérimentale d'une activité sportive
Activité et DM: étude dynamique – séance "EPS/sc.physiques" – Le volley
1) Séance de 2 heures, au gymnase, encadrée par les professeurs de sc.phy et
d'E.P.S, permettant aux élèves (grp de 3-4) de mettre au point la capture vidéo d'une
expérience (au choix) dans le cadre d'une activité sportive, ici le volley ball.
2) Étude du mouvement de la balle (latis, tableur, chronophotographie...)
L'élève peut étudier:
- La modélisation du système.
- La trajectoire de différente balle.
- L'impact de la position du corps/de la main sur le mouvement de la balle.
- La mesure de la vitesse (de chute, d'avance, instantannée...)
- La mesure de l'accelération de pesanteur
- Évaluation de l'efficacité d'un smash, service...
- Autres...
3) Présentation du travail effectué – support d'expression libre
Simuler: mouvement d'un projectile
http://phet.colorado.edu/fr/simulation/projectile-motion
Bilan n°11
Travailler avec le livre: Bordas 2014
Travailler avec le livre: Bordas 2010
Cours p....
Résumé p....
Exercices p....
Documents complémentaires p....
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Résumé p....
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Chapitre 17. Application à la gravitation universelle
17.1. Rappels
Nous avons déjà abordés la gravitation universelle dans le thème "univers" en
début d'année. (voir: Ch07). En voici un résumé:
17.2. Force gravitationnelle, poids et chute
17.2.1. Vecteur poids
Le poids, noté P, est la force intervenant sur un corps massique résultante de l'action
de la pesanteur.
Remarque:
L'action de la pesanteur s'effectue sur chacun des constituants massiques du
système. Le vecteur poids est égal à la somme vectorielle de tout les vecteurs poids
associés à chacun de ces constituants massiques présents dans un champ de
pesanteur. On parle alors de force résultante.
Exemple:
Le vecteur poids est toujours verticale*.
Dans un repère
correspondant à des axes
"horizontal" (orienté gauche->droite) et "vertical" (orienté bas->haut) , les
coordonnées du vecteur
sont:
:
avec
*En réalité, à cause de la rotation de la Terre, celui-ci n'est pas exactement dirigé sur
centre de la Terre.
Remarques:
Il y a quelques hypothèses à formuler pour arriver à cette notation:
- La Terre ne tourne pas (=> le vecteur poids est vertical)
- Le système est très petit par rapport à la Terre. (=> validité de la résultante poids
=> g = cste sur tout le corps
=> le sol est plat )
- Le système "chimique" est fermé (=> m = cste)
17.2.2. "g", accélération de pesanteur
Vous l'avez surement remarqué, dans la formule P=m.g, g s'exprime en Newton
par kilogramme (N.kg-1). Or nous avons aussi vu, sur les chronophotographies des
projectiles ou la chute d'un corps, dans la phase du mouvement correspondant à un
m.r.u.v la vitesse varie constament d'un rapport égal à g qui s'exprime alors en
mètres par seconde carré (m.s-2).
Activité: chute d'un corps
Simuler: chronophotographie mruv
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/seconde/chronophotogra
phie_mouvement_accelere.htm
Aux erreurs de lecture prêt, on peut considérer que a = g.
D'où l'appelation "accélération de pesanteur".
Voir: mesures historiques de l'accélération de la pesanteur
https://www.youtube.com/watch?v=0v_i4FVZIIk#t=61
Chapitre 18. La mesure du temps en sport
18.1. Introduction
Le temps est un sujet très interessant. La meilleure façon de vous en rendre
compte, c'est d'écouter les experts en parler...
Voir: Que savons-nous du temps ? Conférence d'Étienne Klein
https://www.youtube.com/watch?v=NDYIdBMLQR0
Voir: La magie du cosmos – L'illusion du temps
https://www.youtube.com/watch?v=1QGS2jg7dbI
18.2. temps et mesure du temps
18.2.1. Le temps
Le temps est une grandeur physique fondamentale. Ce qui explique qu'on ne
puisse pas en donner une définition rigoureuse.
En revanche, ce que l'on peut facilement étudier ce sont les évenements physiques
qui se déroulent dans le temps. Aussi, soyez rigoureux, il ne faut pas confondre le
"temps" et les "phénomènes qui dépendent du temps".
Exemple:
une montre n'indique pas l'heure.
Les aiguilles changent de positions au cours du temps, à une position est
associée une valeur temporelle relative que l'on appelle "l'heure".
18.2.2. La mesure du temps
L'Homme, soucieux de se repérer dans le temps a construit plusieurs types
d'horloges. Toutes conçues sur le même principe: la périodicité des phénomènes
physiques.
Voir: La mesure du temps – CERIMES
http://www.canal-u.tv/video/cerimes/la_mesure_du_temps.14102
Activité: Pendule pesant
Simuler: période du pendule pesant
http://www.sciences.univnantes.fr/sites/genevieve_tulloue/Meca/Oscillateurs/periode_pendule.php
Plus la longueur du pendule est petite, plus la période d'oscillation
est grande.
La masse n'intervient pas dans l'expression de la période. En
revanche celle-ci dépend du poids, et donc de l'accélération de
pesanteur.
La mesure de la période est d'autant plus précise que le nombre
d'oscillations est grande. (voir: ch11).
Voir: la mesure du temps de la révolution industrielle à nos jours
http://www.canalu.tv/video/campus_condorcet_paris_aubervilliers/la_mesure_du_temps_de_la_revolution_ind
ustrielle_a_nos_jours_premiere_partie.10031
18.3. Précision sur la mesure du temps en sport
Activité: Hachette, p230
Suivant la discipline sportive, le chronométrage nécessite une précision plus ou
moins grande. Pour certaines courses automobiles, les durées sont chronométrées au
dix-millième de seconde.
La durée, notée ∆t, exprimée en seconde (s) est un intervalle de temps.
Chapitre 19. Concentrations et quantité de matière
19.1. Introduction
Comment peut-on quantifier les entités microscopiques ?
Activité:
Combien y-a-t-il d'atomes de fer dans une boule de pétanque ?
19.2. La mole
19.2.1. Définitions
Les quantités d'entités manipulées par les chimistes sont très grandes, de par le
problème d'échelle (micro / macroscopique). Une des astuces possibles pour simplifier
la notation de ces quantités consiste à réaliser le décompte à partir de "paquets"
d'entités.
La mole, notée mol, est une unité fondamentale du système internationnal (SI).
Une mole, notée n, est la quantité de matière d'un système contenant autant
d'entités élémentaires (atomes, ions, molécules...) que d'isotopes 12C dans 0,012 kg
de carbone 12.
Remarque:
Dans une douzaine d'oeufs, il y a 12 oeufs.
Dans une centaines d'arbres, il y a 100 arbres.
Dans une mole de fer, il y a NA atomes de fer. ( NA est le "nombre d'Avogadro").
Lire: Avogadro, sa constante: entre mythe et réalité (CultureScience)
http://culturesciences.chimie.ens.fr/printpdf/1328
La constante d'Avogadro, notée NA, exprimée en mol-1, correspond à la quantité
d'entités présentes par mole de ces mêmes entités.
NA ≈ 6,02214129 . 1023 mol-1
On retiendra, NA ≈ 6,022 . 1023 mol-1
Démonstration: m(12C) ≈ 1,992 . 10-26 kg
Dans 12 g de 12C, il y a donc N isotopes où N vaut:
N ≈ 6,022 . 1023
N = m / m(12C)
Pourquoi avoir "choisi" le carbone 12 comme référence ?
19.2.2. Relation liant n et N
Attention:
La quantité de matière (notée n, exprimée en moles) est une grandeur qui rend
compte du nombre d'entités d'un système (noté N, sans unité).
Ne confondez pas les deux ! Ainsi, on a la relation:
N = NA . n
19.3. La masse molaire
Jusqu'à maintenant, la masse et le volume étaient les seuls grandeurs (utilisées
en classe) rendant compte de la "quantité de matière". Il y a donc forcement une
relation liant quantité de matière et masse d'un échantillon...
Combien y-a-t-il de moles de beurre dans 250 g de beurre ?
La masse molaire atomique d'un élément "x", notée M(x), exprimée en g.mol-1,
correspond à la masse d'une mole d'atome de l'élément "x".
La masse molaire atomique est égale au rapport de la masse m (en grammes)
de cet élément par la quantité de matière n (en moles) du système.
La masse molaire moléculaire d'une espèce chimique moléculaire "x", notée M(x),
exprimée en g.mol-1, correspond à la masse d'une mole de molécule de cette espèce.
Remarques:
La masse molaire atomique est indiquée, pour chaque élément, dans le tableau de
classification périodique des éléments chimiques.
La masse de l'électron étant très faible devant celle du proton et donc du noyau, la
différence de masse entre l'atome et l'ion associé est très faible. Ainsi, on a:
Mion ≈ Matome
La masse molaire moléculaire est égale à la somme des masses molaires atomiques
des atomes qui composent la molécule.
Simuler: ptable
http://www.ptable.com/?lang=fr
Exemple:
Pour une molécule d'eau H2O:
M(H2O) ≈ 2 . 1,0 + 16,0
M(H2O) = 2.M(H) + M(O)
M(H2O) ≈ 18,0 g.mol-1
Simuler: masse molaire – ptable (PCCL)
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/seconde/tableau_classific
ation_periodique_elements_mendeleiev_isotopes_masse_molaire.htm
19.4. La concentration molaire
19.4.1. Définition
La concentration molaire d'une espèce chimique en solution, notée c ou [x]
lorsqu'il s'agit d'un ion , exprimée en mol.L-1, est égale à la quantité de matière de
cette espèce par unité de volume de solution.
La concentration molaire est égale au rapport de la quantité de matière n (en
moles) de l'espèce chimique par le volume totale de la solution (en litres).
Remarque:
Ne pas confondre concentration molaire (c, en mol.L-1) et concentration massique (t
ou cm, en g.L-1) !
Simuler: la concentration (Phet)
http://phet.colorado.edu/fr/simulation/concentration
Activité: préparation d'une boisson isotonique
Quelle est la masse molaire moléculaire du glucose ? Du chlorure de sodium ?
M(G) = 6.M(C) + 12.M(H) + 6.M(O)
M(NaCl) = M(Na) + M(Cl)
M(G) ≈ 6 . 12,0 + 12 . 1,0 + 6 . 16,0
M(NaCl) ≈ 23 + 35,5
-1
M(G) ≈ 180,0 g.mol
M(NaCl) ≈ 58,5 g.mol-1
Calculer les concentrations massique cm(G) et molaire c(G) en glucose de la boisson.
cm(G) = m(G) / V
c(G) = n / V
cm(G) ≈ 6,49 / 0,1
c(G) = m(G) / (V.M(G))
cm(G) ≈ 64,9 g.L-1
c(G) ≈ 2,77 mol.L-1
19.4.2 La dilution
Diluer une solution, c'est augmenter la proportion de solvant de la solution. Ce qui
revient à augmenter le volume de la solution sans augmenter la quantité de matière
du soluté.
Si le système est fermé, la quantité de matière est constante: n1 = n0
Ainsi, n1 = c1 . V1 et n0 = c0 . V0 on a alors c1 = c0 . V0 / V1
Remarque:
La solution que l'on souhaite diluer est appelée solution mère. (Vmère et cmère)
La solution fille est obtenue à partir de la solution mère diluée. (Vfille et cfille).
AE n°13: dilution
Voir: Dilution d'une solution mère
https://www.youtube.com/watch?v=8Que0kQ8_mg&spfreload=10
Simuler: préparation d'une solution à partir d'un solide ou d'une solution mère
http://www.ostralo.net/3_animations/swf/solution.swf
Bilan n°12
Travailler avec le livre: Bordas 2014
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Chapitre 20. La transformation chimique et activité physique
20.1. Système chimique
Un système chimique est un ensemble d'espèce chimiques susceptibles de réagir
entre elles et sur lesquelles porte une étude particulière.
Un système chimique peut évoluer et subir une "transformation chimique" qui
modifie son état.
L'état d'un système chimique est décrit par:
- La nature et la quantité de chaque espèce présente.
- L'état physique de chaque espèce présente: (s), (l), (g), (aq).
- La température T et la pression P.
20.2. Réaction chimique
Lors d'une réaction chimique le système évolu de son état initial (avant la
transformation) vers l'état final (après la transformation). Les espèces chimiques
introduites à l'état initial sont appelées réactifs. Les espèces obtenues
progressivement pendant la transformation, jusqu'à l'état final, sont appelées
produits.
Rappel:
Au cours d'une réaction chimique, la quantité de matière est constante.
n = cste donc m= cste (voir: la définition de masse molaire moléculaire)
Simuler: avancement (PCCL) – hors programme
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/seconde/tableau_avance
ment_reactif_limitant_proportions_stoechiometriques_exces_bilan_matiere.htm
20.2.1. Exemples
Voir: top 5 des réactions les plus spectaculaires (futura-sciences)
http://www.futura-sciences.com/videos/d/chimie-top-5-reactions-plus-spectaculaires-941/
Voir: professeur Hunter et ses démos de chimie
https://www.youtube.com/watch?v=meGU72TU5zI
20.2.2. Modélisation
On modélise une transformation chimique affectant un système de deux façons:
- via la représentation des états initial et final du système.
- via l'équation chimique de la réacion.
Combustion du méthane dans le dioxygène.
CH4(g) + 2O2(g) -> CO2(g) + 2 H2O(g)
Simuler: conservation des éléments (PCCL)
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/seconde/ajuster_stoechio
metrie_1.htm
Activité: Hatier 2010, p178
Comment décrire et modéliser les transformations chimiques du glucose ?
Lire: éviter la deshydratation
http://entrainement-sportif.fr/eviter-deshydratation.htm
20.2.3. Effets thermiques
Lors d'une transformation chimique, un système peut céder ou absorber de
l'énergie thermique ("chaleur"). Certaines transformations ne s'accompagnent d'aucun
effet thermique.
AE n°14: "Poche de froid".
Étude des solides suivants:
NaCl(s)
CaCl(s)
KNO3(s)
MgCl2(s)
Lequel pourrait servir pour fabriquer
une "poche de froid" ?
20.3. Transformations physiques
Les transformations physiques fusion, vaporisation et sublimation absorbent de
l'énergie thermique du milieu extérieur (celui-ci se refroidit).
Les transformation physiques solidification, liquéfaction et condensation cèdent
de l'énergie thermique au milieu extérieur (celui-ci se réchauffe).
Attention:
"Il y a de la condensation sur les vitres !"
=> NON !! Il n'y a pas de glaçons/givre sur la vitre...
La condensation est le nom de la transformation physique Gaz-> solide.
En revanche, l'appelation "condentation liquide" est acceptée pour la liquéfaction.
Pourquoi transpire-t-on ? Quel effet cela a-t-il sur le corps ?
AE n°15: système chimique et son évolution, effet thermique
Bilan n°13
Travailler avec le livre: Bordas 2014
Travailler avec le livre: Bordas 2010
Cours p....
Résumé p....
Exercices p....
Documents complémentaires p....
Cours p....
Résumé p....
Exercices p....
Documents complémentaires p....
Chapitre 21. Pression et plongée
Chapitre 22. Pression et sport en altitude
22.4. Le volume molaire
La volume molaire d'un gaz, noté Vm, exprimé en L.mol-1, est égal au volume
occupé par une mole de gaz, dans des conditions de pression et de température
données.
Remarque:
Dans les mêmes conditions de température et de pression, tous les gaz ont le même
volume molaire.
Exemples:
À T = 20 °C et P = 1 bar, Vm = 24 L.mol-1
À T = 0 °C et P = 1 bar, Vm = 24 L.mol-1
Chapitre 23. Matériaux et les molécules du sport