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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 traiter par les élèves ayant choisi la
spécialité « physique ») (5 pts)
EXERCICE IV : LE COR DES ALPES (Exercice « spécialité ») (5 pts)
-1-
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.
COOH
La formule de la phénylalanine est :
HC
5
6
NH2
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 :
COOH
HOOC
NH2
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.
-2-
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 espèces chimiques
Pictogramme
Mentions de danger
Phénylalanine
Méthanol
Triméthylchlorosilane
Chlorure de thionyle
Acide sulfurique
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.
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.
Nocif par inhalation.
Nocif en cas d’ingestion.
Provoque des brûlures de la peau
et des lésions oculaires graves.
Peut irriter les voies respiratoires.
Provoque des brûlures de la peau
et des lésions oculaires graves.
Tarif en 2012
16,90 € les 25 g
10,90 € le litre
23,30 € les 100 mL
22,90 € les 100 mL
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.
-3-
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 :
O
O
C6 H 5
OH
+
H3C OH
C6 H5
O
NH2
CH3
+
H2 O
NH2
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 :
Masse molaire (g.mol-1)
Phénylalanine
165
Méthanol
32
Ester méthylique de la phénylalanine
179
Masses volumiques :
Eau
1,0
Masse volumique (g.mL-1)
Méthanol
0,79
Dichlorométhane
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.
O
R
C
O
H
La première étape du mécanisme réactionnel, reproduite ci-dessous, permet d’illustrer le rôle des
ions H+ dans la synthèse de l’ester méthylique.
O
R
C
O
H
+ H+
R
+O
H
C
O
H
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 ?
-4-
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 :
O
R
C
O
OH
+ R'
NH 2
R
C
NH
R'
+ H 2O
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 :
C6H5
O
HOOC
O
NH
NH2
CH3
O
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.
Liaison
N-H
N-H
N-H
Ctet-H
O-H
Ctri=O
Ctri=O
Ctri=O
Table des nombres d’onde
Intensité
-1
Nombre d’onde (cm )
F : fort ; m :moyen
Espèce
m (2 bandes)
Amine primaire
3300-3500
m (1 bande)
Amine secondaire
3100-3500
F
Amide
2850-3000 et 1430-1480
F
Alcane
2500-3200
F à m (large)
Acide carboxylique
1700-1725
F
Acide carboxylique
1735-1750
F
Ester
1630-1700
F
Amide
Ctet : carbone tétravalent
Ctri : carbone trivalent
-5-
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.
Figure 1
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 ».
-6-
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 « spectroscopique ».
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.
-7-
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 =
λ − λ0
.
λ0
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
λ − λ0
.
λ0
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 =
H0 d
où H0 est une constante appelée constante de Hubble.
c
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)
-8-
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. »
-9-
III) METEORE DE TCHELIABINSK (à ne pas traiter par les élèves ayant choisi la spécialité
« 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 Trail left by the meteor after it had passed
the atomic bombs detonated at Hiroshima and over Chelyabinsk
Nagasaki.
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
3
2
1
L’entrée dans l'atmosphère de la météorite a lieu à t = 0.
-10-
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.
-11-
IV) LE COR DES ALPES (Exercice
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
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
on l'entendre à Haute Nendaz si le niveau d'intensité 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 négligeable.
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 : I0 = 1,0 × 10−12 W.m−2
Document 1. Valeurs de la célérité du son dans l'air en fonction de la température
Température en °C
10
20
30
40
Célérité en m.s−1
337
343
349
355
-12-
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 isotrope
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 :
I=
P
4π d 2
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.
-13-
Annexe à rendre avec la copie de l’exercice concerné
NOM : …………………………….
Prénom : ……………………………….
ANNEXE DE L’EXERCICE I
1.1.1.
COOH
H5C6
NH2
1.1.2.
COOH
H5C6
NH2
1.1.4.
2.3.2.
2.3.3.
O
C
R
H
O
+ H+
R
3.1.
C6H5
O
HOOC
O
NH
NH2
CH3
O
3.4.1.
HOOC
COOH
NH2
-14-
+O
H
C
O
H
Classe : ……
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 = λ B
λA > λ B
λA < λ B
Configuration(s)
Sur ces schémas, l’observateur n’est pas représenté car il est à une très grande distance.
-15-