TP 1 Détecteur d'ondes et de particules

Pratiquer une démarche expérimentait mettant en œuvre un capteur ou un dispositif de détection. Photorésistance à Lecture d'un code barre (Déplacement de gauche à droite de la feuille contenant les bandes noir et blanche).

Protocole :

  • Brancher la résistance sur la borne d'acquisition
  • Ouvrir Latispro et choisir analogique.
  • Modifier les paramètres d'acquisitions (Professeur).
  • Faire la manip.
  • Adapter l'échelle à la courbe et relier les points.
  • Débrancher la centrale d'acquisition.
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TP 2 Etude qualitative et quantitative d'une onde

Comment rédiger un compte-rendu de TP ?
Attention à votre paillasse pendant le TP. Gardez la en ordre et faites attention de ne rien faire tomber par mégarde.
Surtout, notez au fur et à mesure vos résultats dans votre cahier afin de mieux comprendre la progression et retranscrire votre expérience dans votre compte-rendu final.

Pratiquer une démarche expérimentale visant à étudier qualitativement et quantitativement un phénomène de propagation d'une onde.

  • Corde :
    • Mesurer la longueur en cm de la corde
    • Mettre la bonne échelle sur le logiciel
    • Mesurer sur l'écran la distance entre le début de la corde et P1 puis de P2 à la fin
    • Soustraire P1 à P2 puis diviser le résultat par le retard.
  • Dans l'air :
    • Brancher 2 micros séparés d'une distance X puis les brancher à une centrale d'acquisition
    • Ouvrir latispro
    • Produire une onde sonore à proximité du micro après avoir lancé l'acquisition
    • Etudier les courbes obtenues puis calculer le retard avec :

    \[ V = \frac { A B } { R e t a r d } \]

TP 3 Caractéristiques d'une onde progressive périodique

Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminer la période, la fréquence, la longueur d'onde et la célérité d'une onde progressive sinusoïdale. Application à l'écholocation.

  • Générateur d'ultrason en mode continu
  • Brancher l'émetteur sur la voie 1 de l'oscilloscope et le récepteur sur la voie 2
  • Régler les sensibilités horizontales et verticales de façon à visualiser 2 sinusoïdes.
  • Mettre les ondes on phases (début d'une onde au même endroit que te début de la seconde). Protocole simulant l'écho de détection permettant à une chauve-souris d'évaluer la distance D à laquelle se trouve sa proie.
  • Brancher l’oscilloscope à l'émetteur et au récepteur
  • Placer l’écran en plexiglas à une distance D des émetteurs et récepteurs, relever cette distance.
  • Observer sur l'oscilloscope le retard entre l'émission et la réception de ronde.
  • Calculer Cus avec :

    \[ C = \frac { D } { R e t a r d } \]

(Cus = célérité des ondes dans l'air)

Donc

    \[ D = \frac { C \times R e t a r d } { 2 } \]

TP 4 Acoustique musicale

Réaliser l’analyse spectrale d'un son musical et l'exploiter pour en caractériser la hauteur et le timbre.

Notions :

  • Son pur et son complexe à savoir définir
  • Calculer une fréquence et une période
  • Connaitre la relation entre la fréquence fondamentale et les harmoniques F1 x 3 (Pour le troisième harmonique)
  • Timbre : Est la signature sonore d'un instrument" permet de distinguer deux instruments jouant la même note. (Même hauteur) --> Change entre deux Instruments.

Hauteur : d'un son musical est la fréquence de vibration sonore. Elle caractérise la note jouée et indique le caractère grave ou aigu. -->  Ne change pas entre deux Instruments.

TP 5 étude de la diffraction

Pratiquer une démarche expérimentale visant à étudier le phénomène de diffraction dans le cas des ondes lumineuses.

  • Placer le laser sur la graduation 0 du banc optique.
  • Le porte diapositive contenant une fente dont la largeur « a » est connue à 10 an de la diode laser.
  • L'écran à une distance D de 1,50 m de la fente. Cette distance D sera maintenue fixe tout au long de l’expérience.
  • Éclairer la fente la plus à gauche de la diapositive (la plus fine) à l'aide du laser et de régler le dispositif afin d'obtenir une figure de diffraction nette et exploitable sur l'écran.

Établissement de la relation entre θ et « a » :

  • Placer la diapositive amovible au centimètre 0 de la règle graduée puis allumer le laser.
  • Placer à une distance D fixe un écran blanc, la distance D sera maintenue pendant toute la durée de l'expérience.
  • Placer le laser sur la petite fente et mesurer sur l’écran la longueur de ta tache principale.
  • Bouger ensuite le laser sur une fente la plus large et mesurer de nouveau la longueur de la tache principale.
  • Conclure sur le fait que la taille de la fente influe sur la longueur de la tâche principale.

    \[ \tan \theta = \frac { L } { 2 D } \]

    \[ \theta = \frac { \lambda } { \alpha } \]

    \[ Ecart Relatif = \frac { \mid Valeur Experimentale \mid - \mid Valeur Theorique \mid } { \mid Valeur Theorique \mid } \]

TP 6 Etudes des Interférences

Étudier le phénomène d'interférences dans le cas d'ondes lumineuses.

Notions :

    \[ i = \frac { \lambda \times D } { b } \]

  • Interfranges
    • I : Interfrange
    • λ : Longueur d'onde de la lumière(m)
    • D : Distance entre les fentes et l’écran(m)
    • b : Distance séparant les deux fentes (m)
  • Interférences destructives : Zones d'ombres sur l'cran quand la lumière du laser passe à travers d'une fente d'Yung.
  • Interférences constructives : Toutes les zones lumineuses.

Plus la distance b est élevée plus l'interfrange est petite.

La distance D entre la fente et l'écran a-t-elle une influence sur la valeur de l'interfrange ?

Protocole :

  • Placer le laser avant la graduation 0 sur un support élévateur. Placer ce support avec les fentes de Yung sur la graduation 0, puis placer le socle coulissant de l'écran à une distance x et noter cette valeur.
  • Allumer le laser et faire passer le faisceau à travers une des fentes et la garder tout au long de l'expérience. Mesurer sur l'écran l'interfrange i (distances entre deux franges consécutives).
  • Reculer ensuite l'écran et mesurer de nouveau la valeur i puis renouveler l'opération en relevant à chaque opération la valeur de i.
  • Comparer les valeurs de i suivant la distance de l'écran D par rapport au laser et conclure sur l'Influence de la distance de l'écran sur l’interfrange i.

Plus la distance entre l'écran et le laser augmente plus la valeur de l'interfrange i augmente et inversement.

Plus la longueur d'onde À est élevée plus la valeur de l'interfrange I est petite.

TP 7 Mesure d'une vitesse en mesurant l'effet Doppler

Logiciel Aquisonic, deux cas :

  • La voiture s'approche
  • La voiture s'éloigne

Quand la voiture se rapproche les fréquences sont plus hautes que quand la voiture s'éloigne.

TP 8 Caractérisation du colorant bleu contenu dans le bonbon schtroumpf

Comment colorer un bonbon ?
Ces petits êtres bleus sont extrêmement connus : jouets, confiseries, films, bandes dessinées, dessins animés ou encore film, vous les avez forcément vu quelque part !

Mettre en œuvre un protocole expérimental pour caractériser une espèce colorée. Exploiter des spectres UV- Visible.

Dilution :

  • Diluer une solution, c'est en ajoutant du solvant, préparer une nouvelle solution moins concentrée que la solution initiale
  • Lors d'une dilution, la concentration molaire du soluté diminue, mais sa quantité de matière ne change pas.
  • On dit qu'au cours d'une dilution la quantité de matière de soluté se conserve.

On a 4 solutions avec 4 bleus différents :

  • Solution de Schtroumpf
  • Solution de colorant bleu de patenté
  • Solution de colorant bleu Indigo
  • Solution de colorant bleu brillant

Identifier l'espèce responsable de la couleur bleue du bonbon schtroumpf parmi les bleus proposés.

  • Faire les spectres des 4 solutions grâce à un spectrophotomètre
  • Comparer les spectres d'absorption et regarder la longueur d'onde ou le taux d'absorption est maximal
  • Regarder ensuite les longueurs d'ondes maximales sur le graphique contenant toutes les courbes et les comparer avec les taux d'absorption maximal des spectres des colorants bleus

Loi de Beer Lambert :

    \[ A = \epsilon \times l \times c \]

  • ε : Coefficient d'absorption molaire (L.mol-1.cm-1)
  • I : largeur de la cuve (cm)
  • c : Concentration de la solution (mol.L-1)
  • A : Absorbance

Donc absorbance proportionnelle à la concentration molaire

Protocole pour vérifier la concentration en colorant bleu du bonbon schtroumpf :

  • Verser dans un bécher de 50 mL de la solution mère bleu de patenté
  • Après avoir rincer toute la verrerie avec les solutions appropriées, prélever à l’aide d'une pipette jaugée de 20 mL de la solution mère et verser le contenu dans une fiole jaugée de 50 mL.
  • Compléter jusqu'au trait de jauge avec de l’eau distillé.
  • Passer au spectrophotomètre pour mesurer l'absorbante les solutions diluées et celle de schtroumpf puis tracer la courbe d'étalonnage.
  • Prendre la concentration molaire trouver précédemment et regarder son mage sur la courbe d'étalonnage.

Régler le spectrophotomètre au maximum d'absorbante de la solution à étudier.

TP 9 Comment exploiter un spectre infrarouge

Identifier des liaisons chimiques à l'aide d'un nombre d'ondes. Exploiter un spectre infrarouge pour déterminer un groupe caractéristique.

Zone de balayage : s'effectue toujours pour o compris entre 400 et 4000 cm-1.

Transmittance de 100% : la molécule étudier va transmettre l'onde infrarouge alors que pour une transmittance de 0 % la molécule va absorber complètement l'onde infrarouge reçue.

Cela signifie que plus les bandes d'absorption pointent vers le bas plus l'onde infrarouge est absorbée par la molécule.

Familles des alcanes : Liaisons Carbone - Hydrogène et Carbone - Carbone

Les liaisons O - H ont pour effet l'élargissement de la bande d'absorption. Cette liaisons s'établie entre un atome d'hydrogène lié à un atome de forte électronégativité et un autre atome de forte électronégativité.

Atomes de fortes électronégativités (O, N, F, Cl)

Atomes

N

Cl

O

F

Electronégativité

3,04

3,16

3,44

3,98

Plus une solution contenant des liaisons O - H est diluée moins la bande d'absorption correspondant à cette liaison sera large.

Tableur récapitulatif des différentes liaisons propre aux groupes de molécules.

Un groupe de proton équivalent à n voisins aura n + 1 pics sur son spectre infrarouge.

TP 10 Etude de la dynamique des mouvements

Connaître et exploiter les lois de Newton ; les mettre en œuvre pour étudier des mouvements.

Référentiel : géocentrique, héliocentrique.

Vecteur vitesse

    \[ V _ { 2 } = \frac { M _ { 1 } - M _ { 3 } } { T _ { 3 } - M _ { 1 } } \]

TP 11 Facteur cinétique en chimie/catalyse

Qu'est-ce-qu'un EPI ?
Soyez prudent lorsque vous devez manipuler des produits chimiques : blouse, gants, lunettes voire hotte aspirante dans certains cas, veillez à vous protéger et à protéger les autres !

Mettre en œuvre une démarche expérimentale pour mettre en évidence quelque paramètre influençant l'évolution temporelle d'une réaction chimique : concentration et température.

Protocole pour mettre en évidence l'influence de la température sur la rapidité de la réaction entre les ions permanganate et l'acide oxalique.

  • Verser dans un bécher A et B 10 mL d'acide oxalique à l'aide d'éprouvette graduée adaptées.
  • Placer un des béchers dans un mélange eau-glace dans un cristallisoir et le second dans l'eau chaude à 60°C aussi dans un cristallisoir.
  • Verser 5 mL simultanément dans les deux béchers et à l'aide d'un chronomètre regarder dans quel bécher la réaction est la plus courte.

La réaction est plus rapide dans le cristallisoir avec l'eau chaude.

Plus la température est élevée plus la réaction se fera rapidement.

Déterminer comment la concentration en bons thiosulfate agit sur la rapidité de la réaction avec des ions hydrogènes.

  • Dessiner une croix sur un papier et le placer sous un bécher de 100 mL.
  • Verser dans un bécher, 5 mL d'acide chlorhydrique.
  • Préparer dans une éprouvette graduée de 50 mL : un volume V1 de thiosulfate de sodium et V2 d'eau.
  • A t=0, verser en déclenchant le chronomètre le contenu de l'éprouvette dans le bécher.
  • Agiter légèrement, puis laisser reposer
  • Mesurer la durée au bout de laquelle la croix n'est plus visible à travers la solution du bécher.

Plus la concentration en ions thiosulfate est élevée plus la réaction sera rapide.

Ces espèces chimiques sont appelées des catalyseurs car elles accélèrent la réaction.

Différents catalyseurs :

  • Homogène : il a la même phase que les réactifs
  • Hétérogènes : il a une phase différente des réactifs
  • Enzymatique c'est une enzyme (protéine) constituée d'acide aminés.
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Joy

Freelancer et étudiante en Sciences de la Vie et de la Terre, je suis un peu une grande sœur qui épaule et aide les autres pour observer et comprendre le monde qui nous entoure et ses curieux secrets !