Exercice II ça farte ! (5 points) Correction
la force de frottement de la neige sur le ski, force parallèle à la piste et de sens ...
Le fluor attire les électrons de la liaison, et devient porteur d'une charge ...
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Bac S 2013 Centres Étrangers CORRECTION © HYPERLINK "http://labolycee.org" http://labolycee.org
EXERCICE III Spécialité : « Ça farte ! » (5 points)
1.1. (1 pt) Le système est soumis à :
son poids EMBED Equation.DSMT4 : force verticale orientée vers le bas ;
la réaction normale EMBED Equation.DSMT4 de la piste, force perpendiculaire à la piste.
la force de frottement EMBED Equation.DSMT4 de la neige sur le ski, force parallèle à la piste et de sens opposé au sens du mouvement.
1.2. (1 pt) La deuxième loi de Newton appliquée au système ski, de masse m constante, dans un référentiel terrestre galiléen, donne : EMBED Equation.DSMT4 .
Daprès lénoncé, le mouvement est rectiligne et uniformément accéléré : le vecteur EMBED Equation.DSMT4 est donc orienté parallèlement à la piste et dans le sens du mouvement (en violet sur le schéma).
Les vecteurs EMBED Equation.DSMT4 et EMBED Equation.DSMT4 sont donc colinéaires et de sens opposé.
Le vecteur EMBED Equation.DSMT4 est aussi un vecteur parallèle au plan incliné (en noir sur le schéma).
Pour quil y ait mouvement vers le bas, la longueur du vecteur EMBED Equation.DSMT4 doit être plus grande que celle du vecteur EMBED Equation.DSMT4 .
La longueur du vecteur EMBED Equation.DSMT4 est donnée par la relation : EMBED Equation.DSMT4 .
2. (0,75 pt) Au cours du mouvement, laltitude du système diminue donc son énergie potentielle de pesanteur diminue. Lénergie potentielle de pesanteur est transformée en partie en énergie cinétique (la vitesse du système augmente) et en partie en chaleur à cause des frottements du système sur la piste.
Le transfert thermique sous le ski provoque la fusion de la neige en eau liquide.
3. (0,75 pt) Les fluorocarbures sont des substances fortement hydrophobes (doc.2). Avec une semelle de ski hydrophobe, les gouttes deau sous la semelle sont quasiment sphériques (doc .3 schéma 2.) alors quelles sont davantage aplaties avec une semelle non fartée (doc.3 schéma 1).
La surface de contact entre leau et une semelle hydrophobe est donc nettement inférieure à celle entre leau et une semelle non fartée. Les frottements étant minimisés, la glisse est favorisée avec une semelle hydrophobe.
4.1. (0,75 pt) Les hydrocarbures à longue chaîne carbonée, comme la paraffine, possèdent des liaisons C ( H faiblement polarisées car la différence délectronégativité entre un atome de carbone et un atome dhydrogène est faible : 2,6 2,1 = 0,5. La faible polarité des liaisons C ( H confère aux hydrocarbures des propriétés hydrophobes intéressantes pour le fartage.
Par ailleurs, le coût des hydrocarbures est moins élevé que celui des fluorocarbures.
4.2.1. (0,5 pt) La différence délectronégativité entre un atome de fluor et un atome de carbone est grande : 4,0 2,6 = 1,4. Le fluor attire les électrons de la liaison, et devient porteur dune charge partielle négative, tandis que le carbone devient porteur dune charge partielle positive. Ainsi les liaisons C ( F sont polarisées.
4.2.2. (0,25 pt) La forte polarisation dune liaison dans une molécule ne suffit pas pour rendre la molécule polaire. En effet, la géométrie de la molécule a une grande importance.
Si les centres géométriques des charges partielles positives et négatives sont confondus alors la molécule est apolaire et donc hydrophobe.
Les fluorocarbures sont des molécules polymères qui présentent une symétrie par rapport à la chaîne carbonée. La polarisation dune liaison C ( F dun côté de la chaîne carbonée, est compensée par la polarisation de la liaison C ( F symétrique par rapport à laxe de la chaine carbonée. Ainsi, globalement, les fluorocarbures sont des molécules apolaires. Elles sont donc hydrophobes.
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
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