Online BAC 2022 course by Top Instructors - BAC 2022

Le vin et ses composants (1)

Dans cette vidéo, on s'intéresse à la case blanche d'un vin, qui est un précipité blanc dû à une trop grande concentration des ions fer. Pour mesurer cette concentration, on réalise un titrage spectrophotométrique en plusieurs étapes. Tout d'abord, on oxyde les ions fer 2 en fer 3, puis on fait réagir ces derniers avec des ions thiocyanate pour former un composé coloré. On réalise ensuite des solutions étalons avec différentes concentrations de ce composé, et à partir de la couleur de la solution de vin, on peut déterminer sa concentration en fer. Les ions thiocyanate sont ajoutés en excès pour que tous les ions fer réagissent. On prépare également une solution de vin en mélangeant du vin blanc, de l'acide chlorhydrique, une solution de thiocyanate et de l'eau oxygénée. On mesure l'absorbance de plusieurs solutions, ce qui permet de tracer une courbe d'étalonnage. En utilisant la loi de Beer-Lambert, on peut établir une relation entre l'absorbance et la concentration massique en fer. On obtient une absorbance de 0,16 pour le vin étudié, ce qui correspond à une concentration de 1,7 mg/L de fer. Comme cette concentration est inférieure à 10 mg/L, il n'y a aucun risque de formation de case blanche dans ce vin.

Le vin et ses composants (2)

Dans cette vidéo, Théobald de Cidéo explique un exercice de chimie sur l'estérification dans le vin. Il s'intéresse à la durée de ce processus et à sa relation avec les conditions expérimentales. Le protocole consiste à mélanger de l'acide éthanoïque pur avec de l'éthanol pur dans un bain au glace. Ensuite, on prépare plusieurs tubes contenant du mélange réactionnel et une solution d'hydroxyde de sodium. On plonge les tubes dans un bain marie à différentes températures, puis on les met dans un bain au glace pour arrêter la réaction. Ensuite, on réalise un titrage de l'acide éthanoïque restant dans chaque tube. La première question concerne le placement du mélange réactionnel dans un bain au glace avant l'instant T0 et avant le titrage. La réponse est que la température est un facteur cinétique et en le plaçant dans un bain au glace, on bloque la réaction avant le titrage. La deuxième question consiste à montrer que le mélange réactionnel est équimolaire. En calculant la quantité de matière en acide éthanoïque et en éthanol à partir de leur masse volumique et de leur volume, on trouve que les deux quantités sont équivalentes. La question suivante demande de vérifier que la quantité d'acide contenue dans chaque tube à la date T0 est de 17,3 millimoles. En utilisant les données fournies dans l'énoncé, on calcule cette quantité et on trouve le résultat demandé. Ensuite, on explique le rôle du bleu de thymol, qui est un indicateur coloré utilisé lors du titrage pour repérer l'équivalence. On définit aussi l'équivalence comme le moment du titrage où les réactifs ont été apportés en proportion stoichiométrique. On montre ensuite que la quantité d'acide restant à la date Ti dans un tube est donnée par CbxVbi, où C est la concentration de la solution d'hydroxyde de sodium et Vbi est le volume à l'équivalence pour le tube i. Enfin, on détermine la quantité d'éthanoate d'éthyle produite dans chaque tube à partir de la relation Ni = N0 - CbVbi. On utilise un tableau d'avancement pour établir les quantités initiales et finales des réactifs. On applique cette formule pour chaque tube afin de remplir un tableau de résultats expérimentaux. Il reste à trouver la valeur de la quantité de matière N2 manquante dans le tableau en utilisant la formule N2 = N0 - CbVb2. On effectue le calcul et on obtient la valeur de N2. Dans la prochaine vidéo, Théobald continuera cet exercice.

Le vin et ses composants (3)

Dans cette vidéo, Théobald de Cidéo conclut l'exercice sur le processus d'estérification du vin. Il se concentre sur la vitesse d'apparition des estères. Pour cela, il utilise un graphe qui montre la quantité de matière d'estère formée au fil du temps. Théobald explique que la vitesse volumique d'apparition d'un estère est le quotient de 1 sur le volume de la solution, multiplié par la dérivée du nombre de molles d'estères par rapport au temps. En examinant les tangentes de la courbe, il observe que le coefficient directeur diminue au fil du temps, ce qui signifie que la vitesse volumique d'apparition diminue également. Il est ensuite demandé de déterminer la valeur de la vitesse volumique d'apparition de l'ester à 20 minutes. Théobald utilise la tangente à ce point pour trouver le coefficient directeur, qui est égal à la dérivée du nombre de molles par rapport au temps à 20 minutes. Après quelques calculs, il obtient une vitesse volumique d'apparition de 6,0 x 10^-2 molles par litre par minute. Ensuite, il est demandé de déterminer le temps de demi-réaction, qui est le temps auquel la moitié de l'ester est apparue. Théobald utilise la courbe et trouve que le temps de demi-réaction est de 6,5 minutes. Il compare ensuite ce temps à la durée mentionnée en introduction de la vidéo, selon laquelle le processus d'esterification peut prendre plusieurs jours voire des mois. Théobald explique que l'écart entre le temps de demi-réaction trouvé et le temps réel peut s'expliquer par le fait que les réactifs utilisés dans l'exercice étaient purs et non dilués, ce qui a augmenté la concentration et donc la vitesse de la réaction. Finalement, il conclut que pour obtenir une réaction rapide, il est nécessaire d'utiliser des réactifs purs et concentrés.

Formule 1 et freinage

Dans cet exercice, on étudie les pilotes de Formule 1 et leur décélération avant les virages. On suggère que les circuits devraient être redessinés pour éviter aux pilotes de prendre trop de risques. On analyse le mouvement de la voiture plus le pilote et l'accélération du système. En appliquant la deuxième loi de Newton, on montre que les coordonnées du vecteur d'accélération sont -f/m et 0. On justifie également que la variation de vitesse delta v peut être exprimée comme ax * delta t. En calculant la valeur de l'accélération à partir des données de vitesse et de durée, on obtient une valeur de 4,5 m/s^2, ce qui est inférieur à la limite de tolérance de 6G mentionnée. On conclut donc que le pilote ne prend pas de risque pour sa santé pendant le freinage. Dans la deuxième partie de l'exercice, on compare la prédiction du modèle avec les mesures réelles de vitesse obtenues grâce à un capteur embarqué. On exprime la vitesse en fonction du temps et on constate que la modélisation ne correspond pas exactement à la courbe expérimentale. On remet en question l'hypothèse selon laquelle la force de frottement reste constante pendant toute la durée du freinage.

Observation de la division de Cassini (1)

Dans cette vidéo, le but est d'observer la division de Cassini à l'aide d'une lunette astronomique. Tout d'abord, on explique pourquoi cette division ne peut pas être distinguée à l'œil nu. Cela est dû au diamètre apparent de l'objet, qui est l'angle entre les rayons lumineux émis par les points extrêmes de l'objet atteignant l'œil de l'observateur. Plus un objet est éloigné, plus son diamètre apparent est petit. Le pouvoir de résolution de l'œil est l'angle limite en dessous duquel l'œil ne peut pas distinguer deux points distincts. Dans ce cas, le diamètre apparent de la division de Cassini est inférieur au pouvoir de résolution de l'œil, ce qui explique pourquoi elle n'est pas visible à l'œil nu. Ensuite, on montre que le grossissement minimal nécessaire pour observer la division de Cassini est d'environ 89. Le grossissement est le rapport entre les diamètres apparents avec et sans la lunette. Avec la lunette, l'angle de vision doit être supérieur au pouvoir de résolution de l'œil pour distinguer la division de Cassini. Ainsi, on obtient un grossissement d'environ 89. On passe ensuite à la modélisation de la lunette astronomique à l'aide de deux lentilles convergentes, L1 et L2, placées l'une après l'autre de manière à ce que leurs foyers coïncident. L'objectif de la lunette est la première lentille, la plus proche de l'objet, tandis que l'oculaire est la lentille derrière laquelle l'œil est placé. La construction de l'image A1B1 de AB par la première lentille L1 (l'objectif) est ensuite expliquée. Les rayons passant par le centre optique de la lentille ne sont pas déviés, et l'objet à l'infini donne une image dans le plan focal de la lentille. Ainsi, l'image A1B1 est formée dans le plan focal de la lentille. Enfin, on représente le faisceau émergent délimité par les rayons provenant de B et traversant la lunette dans son ensemble. Le rayon issu de B1 et passant par le centre optique de la seconde lentille n'est pas dévié, tandis que les autres rayons sortent de la lentille L2 parallèles entre eux, car l'image formée par la première lentille se trouve à l'infini. Cela permet de tracer les trois rayons du faisceau émergent. La vidéo se termine en annonçant que dans la prochaine partie de l'exercice, on choisira quel oculaire utiliser pour observer correctement la division de Cassini.

Observation de la division de Cassini (2)

Dans cette vidéo, Théobald de Studio poursuit l'exercice sur l'observation de la division de Cassini avec une lunette astronomique. L'objectif est de déterminer quel oculaire choisir pour observer correctement cette division. Dans la première partie, la lunette est modélisée par un objectif suivi d'un oculaire, avec le plan focal image de l'objectif situé dans le plan focal objet de l'oculaire. Les rayons lumineux traversent les lentilles de la lunette et atteignent la position finale de l'image B'. Il est ensuite expliqué que la lunette est afocale, c'est-à-dire que d'un objet à l'infini, elle donne une image à l'infini. Cela signifie qu'il est possible de regarder à travers la lunette sans avoir besoin d'accommoder, car notre œil regarde naturellement à l'infini. Ensuite, le diamètre apparent de l'angle θ' de l'image θ' à travers la lunette est indiqué sur le schéma. Cela correspond à l'angle sous lequel nous observons l'image B'. Notre œil se place quelque part sur le schéma, et l'angle d'observation est le même que l'angle θ'. La relation entre le grossissement et les distances focales f' et f'' est établie en précisant les étapes. Le grossissement est donné par le rapport θ' sur θ, mais il est nécessaire de déterminer la valeur de θ. En se référant au schéma, θ peut être obtenu en utilisant les angles alternes internes. En utilisant cette relation, il est établi que le grossissement g est égal à f1' divisé par f2'. Ensuite, il est question de choisir entre trois oculaires proposés, avec des focales de 6mm, 12.5mm et 20mm, et un objectif de 650mm. En utilisant la formule du grossissement, un tableau est créé pour calculer le grossissement de chaque oculaire. Il est constaté que l'oculaire 1 avec une focale de 6mm a un grossissement de 108, ce qui est supérieur à 89, donc cela permet d'observer la division de Cassini. Les deux autres oculaires ont des grossissements inférieurs à 89, ce qui signifie qu'ils ne conviennent pas pour observer la division de Cassini. Par conséquent, l'oculaire 1 est choisi. En conclusion, il est recommandé d'utiliser l'oculaire 1 avec une focale de 6mm pour observer correctement la division de Cassini à travers cette lunette.

Trous d'Young (1)

Dans cette vidéo, Théobald de Cidéo aborde l'expérience des trous de Yong, un exercice classique en physique. Dans cette expérience, un laser est envoyé à travers un dispositif de trous de Yong, où seuls deux trous permettent au laser de passer. Les ondes laser qui passent par ces deux trous interagissent et créent une figure d'interférence sur un écran situé à une distance D. L'objectif est de trouver la longueur d'onde lumineuse du laser utilisé. Le premier point abordé est la justification de la différence de marge delta en utilisant l'indice de réfraction de l'air, qui est toujours égal à 1. Il est démontré que la différence de marge delta peut être assimilée à S2M moins S1M. Ensuite, Théobald utilise le théorème de Pythagore pour trouver les expressions de S1M² et de S2M² en fonction de D, X et de B sur 2. Il montre également que lorsque D est très grand par rapport à B, S2M² moins S1M² vaut approximativement 2DΔ. À partir de cette équation, il déduit que la différence de marge delta s'écrit Δ = X * B / D. Enfin, il aborde les interférences lumineuses et montre que X est égal à kλD / B pour les points où M est situé à un maximum d'intensité d'une frange brillante, où k est un entier et λ est la longueur d'onde. Le cours se termine en indiquant que la suite de l'exercice sera abordée dans une autre vidéo.

Trous d'Young (2)

Dans cette vidéo, on analyse la figure d'interférence des trous de Young pour déterminer la longueur d'onde du laser utilisé. On établit l'expression de l'interfrange Y en fonction de λB et D. On mesure graphiquement la valeur de Y en prenant en compte les périodes spatiales. On trouve que Y vaut 3,9 mm. En utilisant la formule Y = λD/B, on déduit que la longueur d'onde λ vaut environ 660 nm. Cependant, il faut prendre en compte les incertitudes dans l'expérience. On calcule les incertitudes relatives U de B, U de I et U de D. On obtient U de lambda, qui est de l'ordre de 10^-8 mètres. L'incertitude absolue doit être du même ordre de grandeur que le dernier chiffre significatif de la longueur d'onde, soit 10^-8 mètres également. Ainsi, la longueur d'onde λ vaut 660 +/- 40 nm. Les lasers pouvant être utilisés dans cette expérience sont ceux ayant une longueur d'onde entre 620 et 700 nm, notamment le rouge A (630 nm), le rouge B (650 nm) et le rouge C (694 nm). Cependant, il n'est pas possible de discriminer plus précisément entre ces lasers avec les instruments de mesure utilisés.

Télémètre à ultrasons (1)

Le cours traite du principe des incertitudes dans le domaine de la physique, en se concentrant sur l'utilisation d'un télémètre à ultrasons. Le télémètre envoie des ultrasons qui se réfléchissent sur un objet et reviennent vers le récepteur, permettant de déterminer la position de l'objet en mesurant la durée du trajet des ultrasons. La distance entre le télémètre et l'objet est supposée être beaucoup plus grande que la distance entre l'émetteur et le récepteur, ce qui permet de supposer que les ultrasons se déplacent en ligne droite sur l'axe O-X. Le cours présente un extrait de code Python qui traite les données du microcontrôleur relié au télémètre et permet de calculer la distance X à partir de la durée Δt mesurée. Le calcul de la distance X est effectué en multipliant la vitesse de propagation des ultrasons par la durée Δt et en divisant le tout par 2. Le cours explique également que la vitesse de propagation des ultrasons doit être calibrée, car elle dépend de la température de l'air. Un protocole expérimental est proposé pour calculer cette vitesse en mesurant la distance X et en utilisant les durées Δt fournies par l'ordinateur. En répétant ce processus pour différentes valeurs de X, on peut obtenir plusieurs valeurs de la vitesse de propagation et calculer leur moyenne pour calibrer le télémètre. Le cours conclut en mentionnant que la prochaine vidéo abordera le calcul et la mesure des incertitudes.

Télémètre à ultrasons (2)

Dans cette vidéo, Obel2 Studio continue la correction de l'exercice sur le télémètre à ultrasons et les incertitudes de mesure. Le protocole expérimental consiste à mesurer la vitesse des ultrasons en utilisant Δt, le temps de mesure donné. On fait plusieurs mesures de VS en plaçant toujours l'obstacle au même endroit. On utilise des astuces pour gérer les incertitudes. On calcule VSI pour chaque XI et Δti, puis on mesure VSI plusieurs fois pour éviter les problèmes d'incertitude. Ensuite, on fait la moyenne des mesures de VS pour obtenir une valeur précise. Pour calculer la valeur moyenne de VS avec les incertitudes et les bonnes chiffres significatifs, on utilise l'incertitude de type A, qui est σ sur racine de n. Ensuite, on calcule la moyenne des mesures de VS. Pour l'incertitude de type A, on utilise σ=0,9. On obtient donc VS moyen = 349,4 +/- 0,9 m/s. Pour la question suivante, on modifie la valeur v dans le code Python pour tenir compte de la valeur moyenne de VS (349,4 m/s). Ensuite, on nous donne l'incertitude delta t = 10 μs et la mesure delta t mesuré = 3438 μs. On doit calculer la valeur de x en tenant compte des incertitudes associées. On utilise la formule x = x mesuré + incertitude de calcul de x. On calcule x mesuré en utilisant VS, delta t et on obtient 6,006 x 10-1 m. L'incertitude de calcul de x est calculée en utilisant les incertitudes relatives de VS et delta t, ce qui donne une incertitude de 0,01 m. Donc, x = 6,0 +/- 0,1 x 10-1 m, soit 60 cm. La vidéo se termine en annonçant la deuxième partie de l'exercice et en invitant les spectateurs à poser des questions.

Télémètre à ultrasons (3)

Bonjour à tous, dans cette vidéo, nous allons corriger un exercice de mécanique qui concerne un système composé d'une voiture lâchée sans vitesse initiale sur une pente inclinée. On nous dit que dans le référentiel terrestre, la voiture est soumise au poids, à la réaction du support et aux forces de frottement opposées au mouvement. La première question consiste à déterminer la direction et le sens du vecteur accélération, qui va des X positifs vers les X négatifs. La deuxième loi de Newton est ensuite énoncée, indiquant que la somme des forces extérieures est égale à la dérivée du vecteur quantité de mouvement. Du principe fondamental de la dynamique, on déduit que la somme des forces extérieures et l'accélération ont la même direction et le même sens. Ensuite, on étudie le mouvement du centre de masse du système selon l'axe ox. En utilisant la deuxième loi de Newton, on montre que l'équation horaire du mouvement est de la forme moins un demi de F sur m fois t² plus X0. On nous donne ensuite des relevés expérimentaux de la position en fonction du temps, qui ont été modélisés par une équation polynomiale. On nous demande si la valeur du coefficient c dans cette équation est cohérente avec les données du problème. En identifiant c avec X0, il s'avère que la valeur obtenue pour le coefficient c est effectivement cohérente avec les données du problème. Enfin, à partir de la modélisation des points expérimentaux, on montre que la valeur de la force de frottement est voisine de 0,27 N. On utilise l'expression de la résultante des forces pour exprimer la force de frottement en fonction du coefficient de la modélisation, et on obtient ainsi la valeur de la force de frottement recherchée. La suite de l'exercice sera abordée dans une prochaine vidéo.