Concours miss sciences 2023

Épreuve de sciences physiques 

Exercice 1 :

Le rapport entre la charge $\left(Q_{1}\right)$ du noyau d'un atome $X$ et la charge $\left(Q_{2}\right)$ de son ion $X^{2-}$ est tel que $\dfrac{Q_{1}}{Q_{2}}=-\dfrac{8}{9}$

1.1 Déterminer le numéro atomique $Z$ de $X$ puis préciser la période et le groupe auxquels il appartient.

1.2 Donner le schéma de lewis  de $X.$

1.3 L'atome $X$ forme avec l'aluminium $AI$ un composé ionique $Al_{n}X_{m}(n\text{ et }m\text{ sont des entiers naturels inférieurs à }5).$

1.3.1 Déterminer les valeurs de $n$ et $m$

1.3.2 Nommer ce composé ionique.

Exercice 2

Masses molaires en $g\cdot mol^{-1}$ :

On fait réagir dans des proportions stoethiométriques l'aluminium et le dioxyde d'étain $SnO_{2}$, il se forme uniquement de l'aluminium $Al_{2}O_{3}$ et de l'étain.

2.1 Écris l'équation bilan de la réaction 

2.2 Déterminer la composition centésimale massique du  mélange initial.

2.3 Déterminer, en fonction de la masse d'aluminium, les masses d'alumine $Al_{2}O_{3}$ et d'étain formé lorsque le rendement de la réaction est de $80%$ 

Exercice 3

Une ampoule électrique est traversée par un courant continu d'intensité $I=0.1A$

3.1 Déterminer en une minute :

3.1.1 La quantité de charge qui traverse la lampe.

3.1.2 Le nombre d'électrons qui ont traversé la lampe.

3.1.2 On alimente cette ampoule avec une pile sur laquelle se trouve l'inscription $<<1200\,mAh>>$

3.2.1 Que signifie cette inscription ?

3.2.2 Déterminer la durée de fonctionnement de l'ampoule.

Exercice 4

On dispose d'un fil de cuivre de longueur $150\,m$ et de diamètre $d=0.06\,mm$ réaliser une alimentation électrique.

La résistivité du cuivre est : $\rho=17.24\cdot 10^{-3}\Omega\cdot m.$

4.1 Calculer la résistivité de ce fil.

4.2 Calculer la variation de la résistance du fil lorsque sa température passe de $20°C$ à $100°C.$

On admet que la résistance du conducteur varie en fonction de la température selon l'expression :
$$R=R_{0}(1+aT)$$

$\alpha$ est le coefficient de température vaut $\alpha=4\cdot 10^{-3}°C^{-1}$ et $R_{0}$ représente la résistance du conducteur à la température de $0°C$

Exercice 5

L'installation d'un panneau solaire, de poids $P=400\,N$, comprend un pied support $OB$ perpendiculaire au panneau. 

Le contact entre le pied support et le panneau s'effectue sans frottement.

Le panneau repose, en $A$ sur le sol supposé horizontal.

Le panneau est en équilibre et $OB=AB$

5.1 Faire le bilan des forces qui s'exercent sur le panneau et les représenter sans considération d'échelle. 

5.2 Énoncer les condition les conditions générales d'équilibre du panneau.

5.3 Existe-t-il des frottements au sol ? Justifier.

5.4 Déterminer  les caractéristiques des autres forces qui s'exercent sur le panneau.

II. Compétences 13

Exercice 1

Pour les besoins d'un programme agricole dans la région de saint-Louis, les autorités ont mis à la disposition des populations deux champs, dans deux zones différentes.

Pour faire un bon choix, ces populations ont fait appel à un ingénieur agronome.

Ce dernier décide de travailler avec des élèves de seconde $S$ de certains établissements de la localité pour connaitre la nature de ces deux sols et avoir une idée sur leur fertilité.

Ils ont réalisé les deux expériences suivantes.

Expérience 1

Des mesures granulométriques réalisées dans les deux champs ont permis d'avoir les résultat suivants :

Échantillon 1 : prélèvement dans le champ $1$

Échantillon 2 :prélèvement dans le champ $2$

$\begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Maille en }(mm)&\text{ Echantillon }1(g)&\text{Echantillon }2(g)\\ \hline \text{Entre }0.2\text{ et }2\,mm&44&20\\ \hline \text{Entre }0.05\text{ et }0.2&42&30\\ \hline \text{Entre }0.002\text{ et }0.05&25&38\\ \hline <0.002&7&30\\ \hline \end{array}$

1. Calcule, pour chaque échantillon de sol, les pourcentages des masse de particules fondamentales.

2. Traduis ces résultats sous forme d'histogramme

3. Compare les composition granulométrique des deux sols.

4. En utilisant le diagramme des textures, détermine la texture de chacun de ces deux sols.
$$\text{(voir diagramme de textures à la page }5.A\text{ rendre avec la copie )}$$

Expérience 2

Ils procèdent à une mise en évidence des minéraux, à la détermination du $PH$, de la quantité de matière organiques azotées et de l'activité des micro-organique dans les deux échantillons de sol.

Il obtient les résultats consignés dans le tableau ci-dessous.

$\begin{array}{|c|c|c|} \hline &\text{Echantillon }1\text{(sol}1)&_text{Echantillon }2\text{sol }2)\\ \hline \text{Litière }&\text{Abondonte } &\text{Abondante}\\ \hline PH&4&8\\ \hline \text{Température à }10\,cm\text{ sous la litière }&\text{Basse }&\text{Elèvée}\\ \hline \text{Humidité }&\text{Faible }&\text{Elevée }\\ \hline \text{Humidité }&\text{Faible }&\text{Elevée}\\ \hline \text{Calcium }&\text{Faible }&\text{Important}\\ \hline \text{nitates }&\text{Peu importantes }&\text{Importantes }\\ \hline \text{Micro-organismes }&\text{présent }&\text{Présents }\\ \hline \text{Hmus }&\text{Peu épais }&\text{Très épais}\\ \hline \end{array}$

5. Utilise  les résultats de l'expérience $2$ pour expliquer l'activité des micro-organismes dans les deux sols et ses conséquences dans la fertilisation de ces sols.

En déduire le sol plus fertile. 

6. Intégre les données des deux expériences pour choisir :

a. Le sol le plus apte à présenter une structure grumeleuse.

b. Le sol le plus perméable.

7. Déduis de ces informations, le champ qui devra abriter le projet.

Justifie ton choix.

Exercice 2

L'écureuil spermophile est un petit mammifère dont l'activité est intense pendant l'été.

Lorsque l'hiver arrive, il pénètre dans sa chambre (galerie) et se met en boule.

Il tombe alors dans un profond sommeil et ne se nourrit pas, bien qu'il se réveille quelques heures tous les $15$ jours.

Schéma ci-dessous

On a mesuré la quantité de dioxygène et de dioxyde de carbone dans son terrier, pendant le sommeil et au réveil.

Les résultats sont consignés dans le tableau ci-dessous.

$\begin{array}{|c|c|c|} \hline &02\text{ en %}&CO2\text{ en \%} \\ \hline \text{Sommeil }&17&\text{Inférieur à }5\\ \hline \text{Réveil }&11&13\\ \hline \end{array}$

Par ailleurs la mesure des paramètres physiologiques de l'écureuil spermophile au cours des saisons montre les résultats suivants :

$\begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Paramétres physiologiques }&\text{Avant l'hiver }&\text{Pendant l(hiver}\\ \hline \text{Tepérature corporelle }\left(°c\right)&32&4\\ \hline\text{Rythme Cardiaque }&350\text{ battements à la minute }&3\text{à }4\text{ battement à la minute}\\ \hline \text{Poids (en grammes)}&300\text{ à }400&150\\ \hline \end{array}$

1. Par quel terme désigne-t-on ce mode de vie ?