Nomenclature organique (2)

Formuler et visualiser

Exemple d’activité de formulations et visualisations moléculaires mettant en œuvre un logiciel approprié (ici ACDLabs-ChemSketch).

https://www.acdlabs.com/resources/freeware/chemsketch/download.php

Les tutos abondent sur le web…

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (nomenclature-orga-(2))

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Documents de travail :

[formules-visualisations-1.pdf]

[formules-visualisations-2.pdf]

Les contenus et consignes proposés sont évidemment modulables à volonté selon les objectifs et les conditions de travail…

Voir également :

[iupac-uicpa-smiles.pdf]

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (nomenclature-orga-(2))

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Nomenclature organique (1)

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https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/N-ethyl-N-methylpentanamide#section=3D-Conformer

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Plusieurs travaux d’investigation

en nomenclature organique.

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (nomenclature-orga-(1))

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Documents de travail :

[nomenclature.pdf]

[3D.pdf]

[polyfonctionnels.pdf]

Le document [3D.pdf] fait appel au logiciel WebLabViewer (fichier d’installation : [WLViewerLite40.exe]) pour visualiser les molécules du dossier [3D] :

Documents d’aide :

[groupes-caracteristiques-1.pdf]

[groupes-caracteristiques-2.pdf]

[groupes-caracteristiques-3.pdf]

[divers.pdf]

[alcanes-ramifies.pdf]

[alcenes-alcynes.pdf]

[derives-benzene.pdf]

[iupac.pdf]

Et les corrigés :

[nomenclature-corrige.pdf]

[3D-corrige.pdf]

[polyfonctionnels-corrige.pdf]

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Oscillateur – IR

https://fr.wikipedia.org/wiki/Capacit%C3%A9_thermique#/media/

https://scied.ucar.edu/learning-zone/how-climate-works/carbon-dioxide-absorbs-and-re-emits-infrared-radiation

https://www.analyticon.eu/en/nir.html

http://www2.ess.ucla.edu/~schauble/MoleculeHTML/H2O_html/H2O_page.html

https://omlc.org/classroom/ece532/class3/chromophores.html

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Un problème sans question (adapté d’un ancien problème de bac) sur l’interprétation des spectres IR par analogie aux oscillateurs mécaniques.

A consulter également : Spectro (2) – IR

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Document de travail :

[1-oscillateur-IR.pdf]

Et les questions du problème original ainsi que le corrigé (de Labolycée) :

[questions.pdf], [corrige.pdf]

Et un petit diaporama :

[IR.pptx]

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Vide

https://trustmyscience.com/wp-content/uploads/2017/09/simulation-vide-quantique-chaos-particules-virtuelles.jpg
 

Aristote. Physique IV. (384-322 av. J.C.)

Il faut expliquer une fois de plus que le vide séparé des choses que prônent certaines théories n’existe pas. En effet s’il y a un transport propre à chacun des corps simples et cela par nature, par exemple pour le feu vers le haut, pour la terre vers le bas et le  centre, il est clair que le vide ne peut être la cause du transport.

Aristote. Du Ciel.

Il existe un corps différent de la terre, du feu, de l’air et de l’eau, les Anciens ont donc nommé  » éther » le corps le plus élevé…

Cleomedes. Du mouvement circulaire des corps célestes. (1e siècle av. J.C.)

Hors du cosmos il y a le vide, s’étendant de tous côtés à l’infini. Ce qui est occupé par un corps est appelé place, ce qui n’est pas occupé est vide. Tout corps doit nécessairement se trouver dans quelque chose. Ce dans quoi il se trouve doit être distinct du corps qui occupe et qui remplit, et donc est incorporel, pour ainsi dire insipide. Nous appelons vide cette réalité qui peut recevoir le corps et être occupée par lui.

Bacon. (1214-1294)

Que le vide ne puisse être cela paraît. En effet, s’il existait il serait une substance ou un accident. Mais le vide n’est pas une substance incorporelle, car il serait âme ou intelligence. Il n’est pas non plus une substance qui soit corps car il occuperait un lieu. Enfin il n’est pas un accident, car aucun accident ne peut exister séparé d’une substance, et le vide est une dimension séparée. Il n’est donc rien du tout, ce que j’accorde avec Aristote…

Descartes. (1596-1650)

Pour ce qui est du vide, au sens que les philosophes prennent ce mot, à savoir, pour un espace où il n’y a point de substance, il est évident qu’il n’y a point d’espace en l’univers qui soit tel, parce que l’extension de l’espace ou du lieu intérieur n’est point différente de l’extension du corps. Et comme, de cela seul qu’un corps est étendu en longueur, largeur et profondeur, nous avons raison de conclure qu’il est une substance, à cause que nous concevons qu’il n’est pas possible que ce qui n’est rien ait de l’extension, nous devons conclure de même de l’espace qu’on suppose vide: à savoir, que puisqu’il y a en lui de l’extension, il y a aussi de la substance.

Newton. Lettre à Oldenburg. (1675)

Si je devais formuler une hypothèse, ce serait-pour l’exprimer en termes généraux et ne rien demander au-delà que la lumière est quelque chose susceptible d’exciter des vibrations dans l’éther. On suppose ici qu’il existe un milieu éthéré, d’une constitution analogue à celle de l’air, mais beaucoup plus rare, plus subtil et beaucoup plus élastique. […] je suppose que la lumière n’est ni l’éther, ni un mouvement vibratoire de l’éther, mais quelque chose de différent propagé à partir des corps lumineux. Les uns pourront s’ils le veulent supposer que c’est un agrégat de qualités variées au sens péripatéticien. D’autres que c’est une multitude de corpuscules incroyablement petits et rapides de grandeurs variées, émis à grande distance les uns des autres par la surface des corps brillants, mais ceci à des intervalles de temps insensibles.

Euler. (1707-1783)

L’éther est donc aussi une matière fluide comme l’air, mais incomparablement plus subtile et plus déliée, puisque nous savons que les corps célestes le traversent librement sans y rencontrer quelque résistance sensible. Il a sans doute aussi une élasticité par laquelle il tend à se répandre en tous sens et à pénétrer dans les espaces qui pourraient être vides. […] Pour ce qui regarde la propagation de la lumière par l’éther, elle se fait d’une manière semblable à la propagation du son par l’air; et comme un ébranlement causé dans les particules de l’air constitue le son de même un ébranlement causé dans les particules de l’éther constitue la lumière ou les rayons de lumière de sorte que la lumière n’est autre chose qu’une agitation ou ébranlement causé dans les particules de l’éther, qui se trouve partout, à cause de l’extrême subtilité avec laquelle il pénètre tous les corps.

Kant. (1724-1804)

De l’espace vide, il ne peut y avoir aucune expérience, il ne peut y avoir non plus aucune conclusion concernant son objet. Pour être instruit de l’existence d’une matière j’ai besoin de l’influence d’une matière sur mes sens. La proposition donc, il y’a des espaces vides, ne peut jamais être une proposition ni médiate, ni immédiate d’expérience, elle est seulement une ratiocination.

Poincaré. La science et l’hypothèse. (1902)

Peu nous importe que l’éther existe réellement, c’est l’affaire des métaphysiciens ; l’essentiel pour nous c’est que tout se passe comme s’il existait et que cette hypothèse est commode pour l’explication des phénomènes. Après tout, avons-nous d’autres raisons de croire à l’existence des objets matériels ? Ce n’est là aussi qu’une hypothèse commode ; seulement elle ne cessera jamais de l’être, tandis qu’un jour viendra sans doute où l’éther sera rejeté comme inutile.

Einstein. L’éther et la théorie de la relativité. Conférence. (1920)

En ce qui concerne la nature mécanique de l’éther de Lorentz, on peut dire plaisamment que l’immobilité est la seule propriété mécanique que Lorentz lui a encore laissée. On peut ajouter que tout le changement opéré par la théorie de la relativité restreinte dans la conception de l’éther consistait en ceci, qu’elle dépouilla l’éther de sa dernière propriété mécanique, c’est à dire l’immobilité. […] D’après la théorie de la relativité générale, l’espace est doué de propriétés physiques ; dans ce sens par conséquent un éther existe. Selon la théorie de la relativité générale un espace sans éther est inconcevable, car non seulement la propagation de la lumière y serait impossible, mais il n’y aurait même aucune possibilité d’existence pour les règles et les horloges, et par conséquent aussi pour les distances spatio-temporelles dans le sens de la physique. […]

De Broglie. Cours à la Sorbonne. (Année 1957-1958)

Ces constatations ont amené la Physique quantique contemporaine à devenir de plus en plus consciente du fait que ce que nous nommons le vide n’est pas du tout un milieu dénué de propriétés physiques, mais bien plutôt une sorte d’immense réservoir d’où peuvent émerger au niveau microphysique des unités ou des paires corpusculaires et où aussi ces unités et ces paires disparaissant du niveau microphysique peuvent s’engloutir. Si cette conception est exacte (et il semble bien aujourd’hui qu’elle le soit) il y aurait trois niveaux de la réalité physique.

1° le niveau macrophysique des phénomènes macroscopiques directement observables à notre échelle qui est le domaine propre de la Physique dite « classique »;

2° le niveau microphysique ou quantique qui est celui des molécules, des atomes, des noyaux ou plus généralement des particules élémentaires, qui est le domaine propre de la Physique quantique ;

3° enfin le niveau le plus profond, hypomicrophysique ou subquantique pourrait-on dire, constitué par ce « vide » réservoir immense d’énergie sous-jacente dont nous ignorons encore presque tout.

Les mots nous trahissent pour désigner ce niveau profond de la réalité : le mot vide  ne convient pas du tout car rien ne serait plus plein que ce vide. L’expression « substratum universel » (ou une autre de ce genre) serait meilleure. J’emploierai cependant habituellement le mot vide couramment usité, mais vous devez imaginer qu’il doit être mis entre guillemets (« le vide »). Nous ne savons pas si, quand un boson apparaît au niveau microphysique sortant du « vide », il existait déjà dans ce substratum à l’état préformé, ou s’il est « créé » au moment de son apparition. Nous ne savons pas davantage si, quand un boson disparaît du niveau microphysique pour s’engloutir dans le « vide », il subsiste dans ce substratum dans un état indécelable ou s’il est « détruit » au moment de sa disparition.

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Une collection de documents à propos du « vide » ; de quoi alimenter (partiellement) un  travail de synthèse sur des questions qui ont agité l’histoire de la physique et restent toujours d’actualité…

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (vide)

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[casimir.pdf] ; [ether.pdf]

[histoire-vide.pdf] ; [lumiere.pdf]

[matiere.pdf] ; [matiere-energie-noires.pdf]

[newton.pdf] ; [quantique.pdf]

[vide-ou-ether.pdf] ; [vide-quantique.pdf]

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Rebond

D’après [chute_balles0.swf] de Th.Eveilleau

http://therese.eveilleau.pagesperso-orange.fr/pages/truc_mat/textes/chute_balles.htm

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (rebond)

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Tout simplement une situation sans question :

[1-rebond.pdf]

Et les questions du problème original :

[questions.pdf]

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Solvants (2) – Alternatifs

http://eurekasophie.u.e.f.unblog.fr/files/2009/11/solvants.jpg

Voici plusieurs collections documentaires sur les problématiques de la « chimie verte » (notamment dans le cadre de la directive européenne REACH) et les questions de remplacement des solvants classiques.

Les modalités et consignes de travail peuvent donner lieu à la réalisation de synthèses individuelles sur une partie des documents, avec mise en commun en petits groupes avec production de posters pour des exposés en grand groupe.

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1- Documents généraux

Chimie verte :

[douze-principes.pdf] ; [REACH.pdf] ; [POP.pdf]

Solvants :

[biosolvants.pdf] ; [biosources.pdf] ;

[extraction.pdf] ; [protique-aprotique.pdf] ;

[solvant-alternatif.pdf] ; [solvant-vert.pdf]

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2- Thèmes particuliers

1- Solvant pour vernis à ongles

[1-vernis-a-ongles.pdf]

2- CO2 supercritique

[CO2-supercritique.pdf]

[solubilite-CO2sc.pdf]

[decafeination.pdf]

[rosmarinique.pdf]

3- Furfural

[furfural.pdf]

4- liquide-ionique

[liquides-ioniques.pdf]

[synthese-catalyse.pdf]

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Relativité

La relativité galiléenne

Selon Aristote tout mouvement nécessite un moteur :

« Il est donc clair qu’aucune de ces choses ne se meut soi-même ».

On doit à Galilée le renversement radical de perspective : le mouvement rectiligne uniforme est équivalent au repos puisque la description du mouvement est relative au référentiel considéré. Alors le mouvement n’a pas besoin de moteur et on voit donc que le « principe d’inertie » découle partiellement de la relativité galiléenne…

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Document de travail :

[1-relativite-inertie.pdf]

Compléments :

[aristote.pdf]

[descartes.pdf]

[koyre.pdf]

[levy-leblond.pdf]

Ainsi que :

[animation-aristote.mov]

[animation-galilee.mov]

[Etienne Klein-Relativité-Galiléenne.mp4]

[relativité.pptx]

Et l’animation d’A. Willm :

[principe-inertie.swf]

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Pendule

https://gifer.com/en/gifs/pendulum

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https://fr.m.wikisource.org/wiki/L%E2%80%99Encyclop%C3%A9die/1re_%C3%A9dition/PENDULE

Formeyd’AlembertJaucourt L’Encyclopédie, 1re éd. 1751 (Tome 12, p. 293-300).

Extrait du document : [encyclopedie-pendule.pdf]

PENDULE, s. m. (Méchanique.) est un corps pesant, suspendu de maniere à pouvoir faire des vibrations, en allant & venant autour d’un point fixe par la force de la pesanteur. Voyez Vibration. La pesanteur est l’unique cause des vibrations du pendule. Si le corps étoit absolument libre, & abandonné à lui-même, il descendroit vers la terre par la force de sa gravité, autant qu’il lui seroit possible, mais étant attaché par un fil, il ne peut obéir qu’en partie à l’effort de sa gravité, & il est contraint de décrire un arc de cercle. Les vibrations, c’est-à-dire, les descentes & les remontées alternatives du pendule s’appellent aussi oscillations. Voyez Oscillation.

[…] Galilée fut le premier qui imagina de suspendre un corps grave à un fil, & de mesurer le tems dans les observations, astronomiques, & dans les expériences de physique par ses vibrations ; à cet égard, on peut le regarder comme l’inventeur des pendules. Mais ce fut M. Huyghens, qui le fit servir le premier à la construction des horloges. Avant ce philosophe, les mesures du tems étoient très-fautives ou très-pénibles ; mais les horloges qu’il construisit avec des pendules, donnent une mesure du tems infiniment plus exacte que celle qu’on peut tirer du cours du soleil : car le soleil ne marque que le tems relatif ou apparent, & non le tems vrai. Voyez Équation du tems.

Les vibrations d’un pendule sont toutes sensiblement isochrones, c’est-à-dire, qu’elles se font dans des espaces de tems sensiblement égaux. Voyez Isochrone. C’est ce qui fait que le pendule est le plus exact chronometre, ou l’instrument le plus parfait pour la mesure du tems. Voyez Tems & Chronometre. C’est pour cela aussi qu’on propose les différentes longueurs du pendule, comme une mesure & invariable & universelle des longueurs, pour les contrées & les siecles les plus éloignés. Voyez Mesure.

[…] Peut-être même seroit-il à souhaiter que toutes les nations voulussent s’accorder à avoir une mesure commune, qui seroit, par exemple, celle du pendule à secondes : par-là on éviteroit l’embarras & la difficulté de réduire les unes aux autres les mesures des différentes nations ; & si les anciens avoient suivi cette méthode, on connoîtroit plus exactement qu’on ne fait aujourd’hui les diverses mesures dont ils se servoient.

Cependant quelques savans croient que cette méthode a des inconvéniens. Selon eux, pour réussir à la rendre universelle, il faudroit que la pesanteur fût la même à tous les points de la surface de la terre. En effet, la pesanteur étant la seule cause de l’oscillation du pendules, & cette cause étant supposée rester la même, il est certain que la longueur du pendule qui bat les secondes, devroit être invariable, puisque la durée des vibrations dépend de cette longueur, & de la force avec laquelle les corps tombent vers la terre. Par conséquent, la mesure qui en résulte seroit universelle pour tous les pays & pour tous les tems ; car nous n’avons aucune observation qui nous porte à croire que l’action de la gravité soit différente dans les mêmes lieux en différens tems. Mais des observations incontestables ont fait connoître que l’action de la pesanteur est différente dans differens climats, & qu’il faut toujours alonger le pendule vers le pole, & le raccourcir vers l’équateur. Ainsi, on ne sauroit espérer de mesure universelle que pour les pays situés dans une même latitude. […]

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On trouvera ici une diversité de travaux sur le thème du pendule, en 4 parties : investigations, théorie, expérimentation, activité. Et en compléments : problèmes et prolongements.

On pourra utiliser également : Equa-diff (2) Ordre 2, Oscillateur élastique, L’horloge et Mouvement (8) – Pendule

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1. Investigations

Document de travail :

[investigation-1.pdf]

[investigation-2.pdf]

Ainsi que l’animation (de D. Labatut) :

[pendule.swf]

Pour la synthèse et la mise au point :

[investigations.pptx]

2. Théorie

Document de travail :

[1-equa-diff.pdf]

[2-energie.pdf]

[3-amortissement.pdf]

Ainsi que les diaporamas :

[energie-pendule.pptx]

[energies-potentielles.pptx]

Et l’animation (de G. Tulloue) :

[pendule-equa-diff.swf]

Pour la synthèse et la mise au point :

[synthese.pptx]

Et en compléments :

[complement-equadiff.pdf]

[periode-precisions.pdf]

3. Expérimentations

Document de travail :

[1-etude-periode.pdf]

[2-CE-pendule.pdf]

[2-pendule.xlsx]

[pendule.avi]

Et les corrigés :

[2-CE-pendule-corrige.pdf]

[2-pendule-corrige.xlsx]

Et en compléments, dans le dossier [incertitudes] :

[mesures-incertitudes.pdf]

[incertitude-graphe.pdf]

[incertitude-graphe.xlsx]

[chiffres-significatifs.swf]

Cette image a un attribut alt vide ; le nom du fichier est mesuresincertitudes.png

4. Activité

Document de travail :

[activite-pendule.pdf]

Et en compléments :

[activité-pendule.xlsx]

5. Problèmes

Par exemple :

[energie.pdf]

[galilee.pdf]

6. Prolongements

Dossier [1-galilee] :

[1-periode.pdf]

[2-precision-galilee.pdf]

[precision.xlsx]

[precision-corrige.xlsx]

Dossier [2-etalon] :

[etalon.pdf]

[pesanteur.pdf]

[revision-unites.pdf]

Dossier [3- botafumeiro] :

[botafumeiro.pdf]

Et l’animation de G. Tulloue :

[botafumeiro.swf]

Ainsi que :

[encyclopedie-pendule.pdf]

[temps.pptx]

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier pendule)

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Equa-diff (2) Ordre 2

Analogies électromécaniques

Adapté de https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Lenz-Faraday

Loi de Lenz-Faraday. Elle exprime l’apparition d’une force électromotrice (tension) dans un circuit électrique, lorsque celui-ci est immobile dans un champ magnétique variable ou lorsque le circuit est mobile dans un champ magnétique variable ou permanent. À l’origine empirique, cette loi est fondée sur les travaux de Michael Faraday en 1831 et sur l’énoncé de Heinrich Lenz de 1834.

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Auto-induction

Puisqu’un conducteur électrique parcouru par courant crée un champ magnétique, une variation de l’intensité du courant entraine une variation de ce champ magnétique ; alors, selon la loi de Lenz – Faraday, il en résulte la création d’une force électromotrice qui s’oppose à la variation de l’intensité du courant.

On peut ainsi considérer qu’un conducteur présente une forme « d’inertie » face à la variation du courant de la même façon qu’une masse « s’oppose » à la variation de sa vitesse… Cette « inertie » électromagnétique, appelée inductance notée L (en hommage à H. Lenz), est donc analogue à la notion de masse en mécanique. Cette inductance dépend de la structure du conducteur concernée et devient importante pour les bobinages (électroaimants…). En poursuivant l’analogie on réalise qu’un condensateur est l’analogue du ressort et il n’en faut pas plus pour imaginer la possibilité de l’oscillateur électrique.

Les travaux proposés ici construisent cette analogie électromécanique, jusqu’au traitement des équations différentielles linéaires d’ordre 2, sans ou avec amortissement.

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier equa-diff (2) ordre 2)

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Documents de travail :

[1-analogie.pdf]

[1-dipoles.pdf]

[2-equadiff.pdf]

Diapos de synthèse et mise au point finale :

[synthèse.pptx]

On pourra également utiliser les animations de G. Tulloue :

[RLC.swf] et [equa-diff-ordre2.swf]

Ainsi que la vidéo https://www.physagreg.fr/electrocinetique-3-rlc.php

[oscillateur-electrique.mp4]

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier equa-diff (2) ordre 2)

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Oscillateur élastique

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Au gré des redéfinitions des programmes d’enseignement les oscillateurs mécaniques ou électriques, libres ou forcés, vont et viennent… On trouvera dans ce qui suit divers travaux expérimentaux et théoriques à propos de l’oscillateur élastique (ressort – masse).

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier oscillateur elastique).

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1 – Exploration

Document de travail :

[1-oscillateur-exploration.pdf]

Diaporama pour un bilan et les mises au point :

[1-oscillateur-exploration.pptx]

2 – Théorie

Documents de travail :

[2-oscillateur-theorie-1.pdf]

[2-oscillateur-theorie-2.pdf]

3 – Expérimentation

Documents de travail :

[1-oscillateur-experimentation.pdf]

[2-oscillateur-experimentation.pdf]

Et un exemple de résultats pour le 2 : [2-resultats.pdf]

4 – Amortissement

Documents de travail :

[1-oscillateur-amorti.pdf]

[1-oscillateur-amorti.xlsx]

[2-oscillateur-amorti-theorie.pdf]

Une petite collection d’animations (Flash utilisables notamment avec SWFOpener) par exemple :

[oscillateur-1.swf] de D. Labatut

[oscillateur-2.swf] de G. Tulloue

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier oscillateur elastique).

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