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Corrigé Bac 2015 – Série S – Physique-chimie Spécialité – Pondichéry 2 5 2) L'incertitude sur la masse expérimentale d'acide ascorbique vaut :

Place dans la formation-Un programme dans la continuité de la seconde.-S'inscrit dans la formation des élèves à la démarche de modélisationet à la pratique expérimentale.-Prend appui sur le contenu des enseignements de SPCL.

Sciencesphysiquesetchimiquesenlaboratoire-PremièreSTL! MesureetincertitudesNotionsetcontenuCapacitésexigiblesSourcesd'erreurs.Variabilitédelamesured'unegrandeurphysique.Justesseetfidélité.Dispersiondesmesures,incertitude-typesurunesériedemesures.Incertitude-typesurunemesureunique.Expressiondurésultat.Valeurderéférence.Identifierlesprincipalessou rcesd'er reurslorsd'unemesure.Exploiterdessériesdemes uresindépen dantes(histogramme,moyenneetécart-type)pourcomp arerplusieursméthodesdemesured'unegrandeurphysique,entermesdejustesseetdefidélité.Procéderàuneévaluat iondet ypeAd'une incertitude-type.Procéderàuneévaluation de typeBd'u neincertitude-typepourunesourced'erreurenexploitantunerelationfournieet/oulesnoticesconstructeurs.Exprimerunrésultatdemesureaveclenombredechiffressignificatifsadaptésetl'incertitude-typeassociée.Validerunrésultate névaluantladifférenceentrelerésultatd'unemesureetlavaleurderéférenceenfonctiondel'incertitude-type.Capacitésnumériques:Àl'aided'untableuroud'unprogrammeinformatique:• traiterdesdonnéesexpérimentales,• représenterleshistogrammesassociésàdessériesdemesures.! ImageNotionsoucontenusCapacitésattenduesouexigiblesImagesphotographiquesCapacitésexpérimentales:- Mettreenoeuvrelaméthoded'autocollimationpourdéterminerladistancefocaled'unelentil lemince.RéaliseruneévaluationdetypeAdel'incertitude-type.- Mettreenoeuvrela méthode deBesselpourdét erminer ladistancefocaled'unelenti llemince,lepr otocoleétantfourni.réaliseruneévaluationdetypeAdel'incertitude-type.- Comparerlesdeuxméthodesdemesure.

•Un résultat de mesure c'est :Un histogrammecaractérisé par-une moyenne ;-un écart-type.

•Pour une série de mesures (type-A) : -Un bon estimateur du résultat est la moyenne : !��-Un bon estimateur de l'incertitude est : ��=!!"#"

NotionsetcontenuCapacitésexigiblesVariabilitédelamesured'unegrandeurphysique.Justesseetfidélité.Exploiterdessériesdemesure sindépendan tes(histogramme,moyenneetécart-type)pourcompare rplusieursméthodesdemesured'unegrandeurphysique,entermesdejustesseetdefidélité.Capacitésnumériques:Àl'aided'untableuroud'unprogrammeinformatique:• traiterdesdonnéesexpérimentales,• représenterleshistogrammesassoci ésàdessériesdemesures.NotionsetcontenuCapacitésexigiblesDispersiondesmesures,incertitude-typesurunesériedemesures.ProcéderàuneévaluationdetypeAd'uneincertitude-type.NotionsetcontenuCapacitésexigiblesIncertitude-typesurunemesureunique.ProcéderàuneévaluationdetypeBd'uneincertitude-typepourunesourced'erreurenexploitantunerelationfournieet/oulesnoticesconstructeurs.NotionsetcontenuCapacitésexigiblesExpressiondurésultat.Exprimerunrésultatde mesureave clenombredechiffressignificatifs adaptésetl 'incertitude-typeassociée.NotionsetcontenuCapacitésexigiblesValeurderéférence.Validerunrésult atenévaluantladifférenceentre lerésultatd'unemesureetla valeurderéféren ceenfonctiondel'incertitude-type.

•Pour une mesure unique (type-B) :L'incertitude-type est obtenue à partir des documents constructeurs.

Sciencesphysiquesetchimiquesenlaboratoire-PremièreSTL2! ImageCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Mettreenoeuvrelaméthoded'autocollimationpourdéterminerladistancefocaled'unelentillemince.RéaliseruneévaluationdetypeAdel'incertitude-type.- MettreenoeuvrelaméthodedeBesselpourdéterminerladistancefocaled'unelentillemince,leprotocoleétantfourni.réaliseruneévaluationdetypeAdel'incertitude-type.- Comparerlesdeuxméthodesdemesure.! Instrumentation:InstrumentsdemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Procéderàuneévaluationdety pe Adel'incer titude-typelorsde l'utilisationd'u ninstrumentdemesuregraduéoujaugé.! Instrumentation:InstrumentsdemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Lorsdel'utilisationd'uninstrumentàaffichagenumérique,procéderàladéterminationd'uneincertitude-typeàpartirdeladocumentationconstructeur.- Estimerl'influenced'unchangementdecalibresurl'incertitude-typeetchoisirlecalibreadapté.! Instrumentation:ChainedemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Utiliserlacaractéristiquedetransfertd'unensemblecapteurconditionneurpourévaluerlagrand eurd'entréeàpartirdela mesuredelagrandeurdesortie.É valuerles incertitudes-typesassociéesàch acunedecesgrandeurs etles relieràl'aid edelasensibilité.´Exemple: volume d'une pipette jaugée´Les élèves pèsent avec une balance de précision 10 mLd'eau prélevé avec une pipette jaugée. ´8 groupes, qui réalisent chacun 3 essais : 24 mesures.

Volume d'une pipette jaugée•Histogramme des 24 mesures :´Histogramme des 8 moyennes :Conclusion : réaliser une moyenne réduit la dispersion des mesures !��=9,993��;��=0,024��=9,993��;��=0,014��

´Exemple : mesure d'une tension au voltmètre´Les élèves mesurent la même tension avec différents calibre :

Sciencesphysiquesetchimiquesenlaboratoire-PremièreSTL2! ImageCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Mettreenoeuvrelaméthoded'autocollimationpourdéterminerladistancefocaled'unelentillemince.RéaliseruneévaluationdetypeAdel'incertitude-type.- MettreenoeuvrelaméthodedeBesselpourdéterminerladistancefocaled'unelentillemince,leprotocoleétantfourni.réaliseruneévaluationdetypeAdel'incertitude-type.- Comparerlesdeuxméthodesdemesure.! Instrumentation:InstrumentsdemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Procéderàuneévaluationdety pe Adel'incer titude-typelorsde l'utilisationd'u ninstrumentdemesuregraduéoujaugé.! Instrumentation:InstrumentsdemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Lorsdel'utilisationd'uninstrumentàaffichagenumérique,procéderàladéterminationd'uneincertitude-typeàpartirdeladocumentationconstructeur.- Estimerl'influenced'unchangementdecalibresurl'incertitude-typeetchoisirlecalibreadapté.! Instrumentation:ChainedemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Utiliserlacaractéristiquedetransfertd'unensemblecapteurconditionneurpourévaluerlagrand eurd'entréeàpartirdela mesuredelagrandeurdesortie.Év aluerles incertitudes-typesassociéesàch acunedecesgrandeurs etles relieràl'aid edelasensibilité.CalibreTension (V)

1000V0,2

200 V0,32

20V0,330

2V0,3316

200mV-

Mesure d'une tension•Document constructeur :��é��=0,05%+3��.��.��=0,03%+2��.��.×1!"

CalibreTension (V)u (V)

1000V0,20,2

200 V0,320,02

20V0,3300,002

2V0,33160,0002

200mV--

Sciencesphysiquesetchimiquesenlaboratoire-PremièreSTL2! ImageCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Mettreenoeuvrelaméthoded'autocollimationpourdéterminerladistancefocaled'unelentillemince.RéaliseruneévaluationdetypeAdel'incertitude-type.- MettreenoeuvrelaméthodedeBesselpourdéterminerladistancefocaled'unelentillemince,leprotocoleétantfourni.réaliseruneévaluationdetypeAdel'incertitude-type.- Comparerlesdeuxméthodesdemesure.! Instrumentation:InstrumentsdemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Procéderàuneévaluationdety pe Adel'incer titude-typelorsde l'utilisationd'u ninstrumentdemesuregraduéoujaugé.! Instrumentation:InstrumentsdemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Lorsdel'utilisationd'uninstrumentàaffichagenumérique,procéderàladéterminationd'uneincertitude-typeàpartirdeladocumentationconstructeur.- Estimerl'influenced'unchangementdecalibresurl'incertitude-typeetchoisirlecalibreadapté.! Instrumentation:ChainedemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Utiliserlacaractéristiquedetransfertd'unensemblecapteurconditionneurpourévaluerlagrand eurd'entréeàpartirdela mesuredelagrandeurdesortie.É valuerles incertitudes-typesassociéesàch acunedecesgrandeurs etles relieràl'aid edelasensibilité.´Exemple : mesure d'une distance focale.´Les élèves réalisent 8 mesures par chaque méthode.

Comparaison des deux méthodes´Deux résultats compatibles.´Méthode de Bessel plus fidèle.

Sciencesphysiquesetchimiquesenlaboratoire-PremièreSTL2! ImageCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Mettreenoeuvrelaméthoded'autocollimationpourdéterminerladistancefocaled'unelentillemince.RéaliseruneévaluationdetypeAdel'incertitude-type.- MettreenoeuvrelaméthodedeBesselpourdéterminerladistancefocaled'unelentillemince,leprotocoleétantfourni.réaliseruneévaluationdetypeAdel'incertitude-type.- Comparerlesdeuxméthodesdemesure.! Instrumentation:InstrumentsdemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Procéderàuneévaluationdety pe Adel'incer titude-typelorsde l'utilisationd'u ninstrumentdemesuregraduéoujaugé.! Instrumentation:InstrumentsdemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Lorsdel'utilisationd'uninstrumentàaffichagenumérique,procéderàladéterminationd'uneincertitude-typeàpartirdeladocumentationconstructeur.- Estimerl'influenced'unchangementdecalibresurl'incertitude-typeetchoisirlecalibreadapté.! Instrumentation:ChainedemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Utiliserlacaractéristiquedetransfertd'unensemblecapteurconditionneurpourévaluerlagrand eurd'entréeàpartirdela mesuredelagrandeurdesortie.É valuerles incertitudes-typesassociéesàch acunedecesgrandeurs etles relieràl'aid edelasensibilité.Sciencesphysiquesetchimiquesenlaboratoire-PremièreSTL3! Analysesphysico-chimiquesCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Exploiterlesincertitudes-types,obtenuesparuneévaluationdetypeA,pourcomparerundosagepH-métriqueetundosageavecindicateurcoloré.

Sciencesphysiquesetchimiquesenlaboratoire-PremièreSTL2! ImageCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Mettreenoeuvrelaméthoded'autocollimationpourdéterminerladistancefocaled'unelentillemince.RéaliseruneévaluationdetypeAdel'incertitude-type.- MettreenoeuvrelaméthodedeBesselpourdéterminerladistancefocaled'unelentillemince,leprotocoleétantfourni.réaliseruneévaluationdetypeAdel'incertitude-type.- Comparerlesdeuxméthodesdemesure.! Instrumentation:InstrumentsdemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Procéderàuneévaluationdety pe Adel'incer titude-typelorsde l'utilisationd'u ninstrumentdemesuregraduéoujaugé.! Instrumentation:InstrumentsdemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Lorsdel'utilisationd'uninstrumentàaffichagenumérique,procéderàladéterminationd'uneincertitude-typeàpartirdeladocumentationconstructeur.- Estimerl'influenced'unchangementdecalibresurl'incertitude-typeetchoisirlecalibreadapté.! Instrumentation:ChainedemesureCapacitésexigiblesCapacitésexpérimentales:- Utiliserlacaractéristiquedetransfertd'unensemblecapteurconditionneurpourévaluerlagrand eurd'entréeàpartirdela mesuredelagrandeurdesortie.É valuerles incertitudes-typesassociéesàch acunedecesgrandeurs etles relieràl'aid edelasensibilité.Les élèves prélèvent 25 mLd'eau à l'aide d'une pipette graduéeet mesurent la masse d'eau délivrée.L'opération est répétée 20 fois.Les élèves répètent l'opération à l'aide d'une pipette jaugée.

Superposition des histogrammes correspondant à chaque distribution

Comparaison des deux méthodesPipette graduéePipette jaugéeMoyenne (mL)24,8624,94Incertitude-type (mL)0,040,01Conclusion : Lorsque le volume de liquide prélevé doit être connu avec une bonne précision, l'outil adapté est la pipette jaugée !

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