Sujet du bac 2013 de physique-Chimie (enseignement obligatoire) — Pondichéry (Série S) (Série S)

13PHYCOIN1 Page Session 2013 BACCALAURÉAT GÉNÉRAL PHYSIQUE – CHIMIE Série S Durée de l’épreuve : 3 heures 30 Coefficient : 6 L’usage de la calculatrice électronique est autorisé Ce sujet comporte 3 exercices présentés sur 16 pages numérotées de 1 à 16, y compris celle-ci. L’annexe (page 16) est à rendre avec la copie. 13PHYCOIN1 Page Le candidat doit traiter les trois exercices qui sont indépendants les uns des autres : Exercice I – Protons énergétiques (5,5 points) Exercice II – Molécule d’ibuprofène (9,5 points) Exercice III – Pendule simple (5 points) Exercice I – Protons énergétiques (5,5 points) Des protons énergétiques sont des protons animés d’une grande vitesse. Le but de cet exercice est d’exploiter des document s relatifs à deux exemples de l’action de protons énergétiques sur la matière : l e rayonnement cosmique et la protonthérapie. Données : Charge électrique du proton : e = 1,602 × 10 -19 C. Masse du proton : m p = 1,673 × 10 -27 kg. Mégaélectron-volt : 1 MeV = 1,602 × 10 -13 J. Vitesse de la lumière dans le vide : c = 3,00 × 108 m.s -1. Constante de Planck : h = 6,62 × 10 -34 J.s. 1. Le proton Document 1 Les interactions dans le noyau Dans un noyau atomique, trois interactions fondamen tales sont mises en jeu entre les nucléons (protons et neutrons) : l’interaction gravitationnelle, l’interaction électrique et l’interaction nucléaire forte. L’interaction gravitationnelle est attractive ; dan s un noyau, elle est nettement plus faible que l’interaction électrique répulsive entre protons. C’est l’interaction nucléaire forte qui assure la cohésion du noyau atomique. Document 2 Les quarks constitutifs du proton Le proton est composé de trois particules : deux qu arks up et un quark down. Les quarks sont des particules élémentaires qui portent une fraction de la charge électrique du proton. La charge d’un quark down est 3 e − . 1.1. L’interaction …