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L'oeil, les secrets de la Joconde, matières plastiques bac STI arts appliqués 2008. |
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Avec sa petite taille, sa grande sensibilité et ses réglages quasi-instantanés, l'oeil est un appareil d'optique perfectionné. A partir du tableau ci-dessous, établir les correspondances entre les différentes parties de l'oeil et des instruments disponibles au laboratoire.
Dans quelle partie de l'oeil l'image d'un objet se forme t-elle ? Une image nette se forme sur la rétine, le fond de l'oeil. Un oeil normal au repos permet de voir, sans fatigue, un objet à l'infini. Quelle modification survient au niveau de l'oeil lorsqu'un objet proche est observé ? Quel est le nom de ce phénomène ? La courbure du cristallin se modifie : la distance focale du cristallin change ; ce phénomène s'appelle accomodation. La distance cristallin-rétine peut-elle varier ? Non, cette distance est constante pour un oeil donné. Quels sont les noms des cellules de la rétine sensibles à la lumière ? La rétine possède deux types de cellules sensibles à la lumière : les cônes et les bâtonnets. Faire un schéma
de la situation sans souci
d'échelle.
On notera O le centre du cristallin. .
Cet oeil observe maintenant la célébrissime Joconde dans la nouvelle salle qui l'acceuille au Louvre. Peut-il distinguer des détails distants de 0,50 cm l'un de l'autre s'il est situé à 3,0 m du tableau ? On rapelle que le pouvoir séparateur de l'oeil est e = 3,0 10-4 rad. On admettra que tan a ~a pour a petit.
Cette valeur étant supérieure au pouvoir séparateur de l'oeil deux détails distants de 0,50 cm l'un de l'autre peuvent être distingués. La phrase suivante est attribuée à Léonard de Vinci : Si l'oeil qui regarde l'étoile se tourne rapidement de la partie opposée, il lui semblera que cette étoile se compose en une ligne courbe enflammée. Et cela arrive parce que cette impression de l'éclat de l'étoile persiste plus longtemps dans la pupille que n'a fait le temps de so mouvement. Quel est le phénomène observé dans ce paragraphe ? Persistance des impressions lumineuses sur la rétine. Quelle est la durée approximative de ce phénomène ? 0,1 s. Quelle technique met ce phénomène à profit . Le cinéma : en projetant 25 images par seconde, l'oeil perçoit un mouvement et non pas 25 images indépendantes. Le terme de pupille est impropre. Par quel mot doit-on le remplacer ? la rétine.
Les secrets de la Joconde. Chaque année, la Joconde sort de sa vitrine pour subir un examen. Peinte sur un panneau de peuplier de 13 mm d'épaisseur, la Joconde a tendance à condoler. Pour la transporter jusqu'au laboratoire, des précautions concernant la température et le taux d'humidité des salles traversées doivent êtrte prises. Ce transport est d'autant plus délicat que le tableau comporte dans sa partie supérieure droite une fissure de 11 cm. Quelle serait l'effet sur le bois, et par conséquent sur le tableau, d'un atmosphère trop chargée en humidité ? Le bois absorbe la vapeur d'eau : il va gonfler et se déformer. Quel type de rayonnement est utilisé pour l'investigation en profondeur du tableau ? Les rayons X traversent toute l'œuvre. Les analyses pratiquées confirment la perfection du travail du peintre. Comme ses contemporains, Léonard de Vinci utilisait des pigments tels l'azurite, le tapis-lazulli, le vert de cuivre. Pour les carnations, le blanc de plomb, le noir de carbone et de potasse, le jaune de plomb et d'étain étaient utilisés. Ces pigments étaient associés à une huile extraite de la lavande, des graines de pavot ou de noix. Pour réaliser son effet de "sfumato", on pense qu'il autilisé directement certains pigments en les étalant avec son doigt. Qu'est ce qu'un pigment ? Le pigment est une substance colorée très souvent insoluble dans le milieu se fixant à la surface sur laquelle on l'applique. Les pigments cités sont-ils d'origine organique ou minérale ? Pigments d'origine minérale. Quel est le rôle de l'huile utilisée ? Les pigments sont broyés finement puis mis en suspension dans un liant( l'huile) pour obtenir les peintures. Les peintures au plomb sont-elles toujours utilisées aujourd'hui ? Pourquoi ? Elles ne sont plus utilisés car elles contenaient des sels métalliques très toxiques. Par réflectographie infrarouge ( IR) on a put constater avec surprise l'absence de dessin préparatoire, ce qui confirme une oeuvre de la maturité. Cette technique repose sur la propriété des infrarouges à pénétrer dans la couche pigmentaire. Le rayonnement utilisé a une longueur d'onde de 1800 nm. On rappelle que 1 nm = 10-9 m. A quelle classe d'onde les rayonnements infrarouges appartiennent-ils ? Les ondes électromagnétiques. Calculer la fréquence n du rayonnement IR utilisé sachant que sa vitesse de propagation dans l'air est c =3,0 108 m/s ? n = c /l avec l = 1800 10-9 m = 1,8 10-6 m. n = 3,0 108 / 1,8 10-6 =1,67 1014 Hz ~ 1,7 1014 Hz. Calculer l'énergie E des photons constituant ce rayonnement. h = 6,63 10-34 J s. E= h n ; E = 6,63 10-34 *1,67 1014 =1,1 10-19 J.
Le plasticien et les matières plastiques ( 7 points) Un artiste contemporain travaille avec des matières plastiques. Ses oeuvres utilisent des bouteilles compressées et différents objets en polyéthylène PE, polychlorure de vynile PVC et polystyrène PS. De quel grand type de réaction ces polymères sont-ils obtenus ? Réaction de polymérisation. Reconnaître parmi les formules ci-dessous celles de l'éthylène, du chorure de vinyle et du styrène. CH2=CH2 ; CH2=CH-CH3 ; CH2=CH-C6H5 ; CH2=CH-Cl. CH2=CH2 : éthylène ; CH2=CH-C6H5 : styrène ; CH2=CH-Cl : chlorure de vinyl. Ecrire l'équation-bilan de la réaction de polymérisation de n molécules d'éthylène. n CH2=CH2 -- > --[ CH2--CH2 ]n-- On dispose d'un échantillon de polyéthylène dant la masse molaire moyenne est 75 000 g /mol. Calculer l'indice de polymérisation de ce polymère. On donne les masses atomiques molaire ( g/mol) : C : 12 ; H : 1,0 . Masse molaire de l'éthylène : M=2*12+4 = 28 g/mol. puis 75000/28 = 2679 ~ 2,7 103. La formule du nylon 6-10 est donnée ci-contre :-[ NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)8-CO ]- Par quel type de réaction de polymérisation le nylon 6-10 est-il obtenu ? Polycondensation. Justifier son appartenance à la famille des polyamides ? Présence de la fonction amide : -NH-CO- Donner les formules semi-développées du diacide carboxylique et de la diamine nécessaires à sa fabrication. HOOC-(CH2)8-COOH ; NH2-(CH2)6-NH2 Dans un souci environnemental, on s'inquiète aujourd'hui de l'élimination des matières plastiques usagées. Citer deux de ces méthodes d'élimination. Triage et le pastillage pour d'obtenir des matières premières utilisables pour la fabrication de tubes, de pots de fleurs etc. Les matières plastiques possèdent un pouvoir calorifique élevé : leur combustion nécessite une épuration des fumées.
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