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Chapitres BO travaillés
Depuis les Jeux Olympiques de Tokyo en 2020, le skateboard est un sport olympique. Une épreuve de « street » se déroulera à l'occasion des Jeux Olympiques de Paris de 2024. Le street consiste en la réalisation de figures et d'enchaînements pendant une durée limitée sur un parcours reproduisant des éléments de rue, appelés modules, tels que des plans inclinés, des rails, des bancs.

On se propose dans cet exercice d'étudier quelques phases de mouvement simple réalisées par un skateboardeur lors de la pratique du street. Dans tout cet exercice, on appellera skateboardeur le système {skateboard + skateboardeur}. Ce système de masse m est indéformable et modélisé par un point matériel assimilé à son centre de masse G. Les études des différentes phases du mouvement sont effectuées dans le référentiel terrestre considéré galiléen. L'ensemble des phases étudiées est représenté ci-dessous sans souci d'échelle.

Données
Le skateboardeur est à l'arrêt au point A en haut d'un module de plan incliné de longueur AB faisant un angle α avec le plan l'horizontal. Le skateboardeur s'élance sans vitesse initiale le long de la pente pour rejoindre le point B. Durant cette phase, on considère que les frottements de l'air sont négligeables et que les frottements des roues sur la piste sont modélisés par une force notée .
Le script en langage de programmation Python ci-dessous permet de tracer les courbes représentatives des énergies du système en fonction du temps, le long du trajet AB.
1 import matplotlib.pyplot as plt
2
3 #Saisie des valeurs
4 t=[0.00,0.10,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0.70,0.80,0.90,1.00,1.10,1.20,1.30,1.35]
5 E1=[0.0,3.9,15.8,34.3,59.4,91.2,129.6,174.6,226.2,284.5,349.3,420.8,498.9,540.5]
6 E2=[588.6,583.1,569.7,549.3,521.7,487.1,445.4,396.6,340.7,277.8,207.7,130.6,46.4,1.6]
7
8 #Calcul de E3 à partir de E1 et E2
9 E3=[]
10 for i in range(len(t)):
11 Ebis=E1[i]+E2[i]
12 E3.append(Ebis)
13
14 plt.axes()
15 plt.plot(t, E1, 'r+-')
16 plt.plot(t, E2, 'go-')
17 plt.plot(t, E3, 'bv-')
18 plt.xlabel('Temps (s)')
19 plt.ylabel('Énergies (J)')
20 plt.title('Évolution temporelle des énergies du système')
21 plt.grid()
23 plt.show()Les courbes ci-dessous sont obtenues à partir de l'exécution de ce script.

Durant la phase de mouvement entre les points B et C, le skateboardeur glisse jusqu'à s'arrêter au point C. Les forces de frottement liées à l'air sont toujours négligées. Le skateboardeur est notamment soumis à une force de frottement qui s'oppose au mouvement. On définit μc le coefficient de frottement cinétique tel que :
avec f la norme de la force de frottement et R la norme de la réaction normale au plan.
Données
Le skateboardeur arrive à la verticale du point D et déclenche un saut par-dessus un obstacle de longueur L et de faible hauteur. Le centre de masse G₀ du skateboardeur a alors pour coordonnées z₀ = 80 cm et x₀ = 0 et sa vitesse est notée . Le début de l'obstacle est à une distance ℓ du point D. Durant le saut, l'action exercée par l'air sur le système est considérée comme négligeable.

Dans cette partie, on souhaite vérifier si le skateboardeur franchit l'obstacle.
Données
ℓ = 0,70 m et L = 1,0 m.
Un photographe amateur souhaite photographier le skateboardeur pendant le saut décrit précédemment. Il est équipé d'un appareil photographique muni d'un flash.

Les éléments essentiels d'un flash sont le condensateur et le tube néon émettant un flash lumineux puissant lorsque le condensateur se décharge. On peut représenter par un schéma électrique simplifié le fonctionnement du flash. L'interrupteur K permet la charge du condensateur de capacité C quand celui-ci est en position 1. Le déclenchement par le photographe bascule l'interrupteur sur la position 2 permettant ainsi la décharge du condensateur dans le tube néon considéré alors comme un conducteur ohmique de résistance R.

En 1773, le pharmacien Hilaire-Marin Rouelle isole de l'urine une substance déchet du métabolisme humain particulièrement riche en azote : l'urée, une molécule de formule brute CH₄N₂O. En 1828, le chimiste Friedrich Wöhler synthétise fortuitement pour la première fois de l'urée. En 1928, le biochimiste Richard Fosse va réaliser le premier dosage précis de l'urée en solution par méthode gravimétrique. Un dosage de l'urée est une indication précieuse de l'état de santé d'une personne. Aujourd'hui, les professionnels des laboratoires d'analyses médicales utilisent une méthode colorimétrique.
Cet exercice aborde la synthèse de l'urée et deux techniques de dosage de l'urée en solution. Les différentes parties de cet exercice sont indépendantes.
Données
Table spectroscopique IR simplifiée
| Liaison | Nombre d'onde (cm⁻¹) | Intensité |
|---|---|---|
| O−H alcool libre | 3500 − 3700 | forte, fine |
| O−H alcool lié | 3200 − 3400 | forte, large |
| O−H acide carboxylique | 2500 − 3200 | forte à moyenne, large |
| N−H amine | 3100 − 3500 | moyenne |
| N−H amide | 3100 − 3500 | forte |
| N−H amine ou amide | 1560 − 1640 | forte ou moyenne |
| Ctri−H | 3000 − 3100 | moyenne |
| Ctét−H | 2800 − 3000 | forte |
| C=O ester | 1700 − 1740 | forte |
| C=O amide | 1650 − 1740 | forte |
| C=O aldéhyde et cétone | 1650 − 1730 | forte |
| C=O acide | 1680 − 1710 | forte |
Ctri signifie que l'atome de carbone est trigonal, c'est-à-dire relié à trois voisins. Ctét signifie que l'atome de carbone est tétragonal, c'est-à-dire relié à quatre voisins.
Cercle chromatique

Ayant maitrisé la synthèse de l'acide cyanique, Friedrich Wöhler cherchait à préparer du cyanate d'ammonium par réaction du cyanate de potassium (K⁺(aq) + CNO⁻(aq)) sur le chlorure d'ammonium (NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)). Mais le cyanate d'ammonium (NH₄⁺(aq) + CNO⁻(aq)) obtenu s'isomérise spontanément en cristaux d'urée CH₄N₂O. L'ensemble du processus est schématisé ci-dessous.

Soit une solution aqueuse S d'urée de concentration en quantité de matière C = 6,7 mmol·L⁻¹.
La première technique de dosage de l'urée a été proposée en 1928 par Richard Fosse qui observa la formation de cristaux incolores en mélangeant une solution d'urée et une solution de xanthydrol. Richard Fosse publia alors le protocole précis de cette transformation qui consiste à ajouter à une solution d'urée une solution de xanthydrol puis à filtrer les cristaux incolores de dixanthylurée formés sur un papier filtre. La dixanthylurée est très insoluble dans l'eau à la différence de l'urée. Les cristaux, après séchage, se détachent et sont pesés.

L'équation de réaction support du dosage gravimétrique de l'urée est :
Un médecin prescrit une prise de sang à un patient âgé de 20 ans pour diagnostiquer une éventuelle insuffisance rénale. L'urémie est le terme médical utilisé pour qualifier la concentration d'urée contenue dans le sang.
Des techniciens d'un laboratoire d'analyse médicale reçoivent un échantillon sanguin du patient. Ils disposent d'un kit de dosage par étalonnage de l'urée qui s'appuie sur la formation d'une espèce chimique bleue. L'absorbance, notée A, de la solution bleue est directement proportionnelle à la concentration en urée dans l'échantillon, notée C. Elle est mesurée à l'aide d'un spectrophotomètre calibré à une longueur d'onde de 600 nm.
Résultats du dosage
| ARéférence | CRéférence | Aéchantillon |
|---|---|---|
| 1,58 | 6,7 mmol·L⁻¹ | 1,25 |
Intervalle de concentration en urée pour un patient en bonne santé, dans le sérum ou le plasma (mmol/L)
| < 1 an | [1,4 − 6,8] |
| Enfant | [1,8 − 6,4] |
| 18-60 ans | [2,1 − 7,1] |
| 60-90 ans | [2,9 − 8,2] |
| > 90 ans | [3,6 − 11,1] |
Pour se débarrasser de la couche de calcaire d'épaisseur moyenne e de 5 μm qui s'est déposée sur la paroi vitrée d'une douche, il est possible d'utiliser du vinaigre ménager. On dispose d'un volume V de 30 mL de vinaigre ménager à 12°. Le vinaigre ménager à 12° est une solution aqueuse d'acide éthanoïque qui contient 12 g d'acide éthanoïque pour 100 g de solution. La dissociation dans l'eau de l'acide éthanoïque contenu dans le vinaigre produit des ions oxonium.

Le calcaire qui se dépose sur la vitre provient de l'eau du robinet. Le calcaire est un solide ionique de formule CaCO₃(s). Il réagit totalement avec les ions oxonium, libérés par l'acide éthanoïque, selon la transformation chimique modélisée par l'équation de réaction suivante :
Le but de cet exercice est de déterminer si le volume de vinaigre sera suffisant pour éliminer tout le calcaire.
Données
Méthodologie · Bac
Chaque corrigé suit une méthodologie de rédaction rigoureuse, avec formule littérale annoncée, étapes de calcul détaillées, analyse dimensionnelle et phrase de conclusion explicite. Compétences APP / ANA / REA / VAL / COM affichées par question pour cibler les attendus officiels de la grille d'évaluation Bac.