الامتحان الوطني الفيزياء والكيمياء 2008 - علوم رياضية
يُعتبر الامتحان الوطني لسنة 2008 (الدورة العادية) لشعبة العلوم الرياضية مرجعاً أساسياً لكل تلميذ يطمح للتميز في مادة الفيزياء والكيمياء. يتميز هذا الامتحان بشموليته ودمجه لمفاهيم دقيقة تتطلب فهماً عميقاً وليس مجرد حفظ للعلاقات. في هذا المقال الحصري على "نجاحي برو"، سنفكك معكم خيوط هذا الموضوع تمرينًا بتمرين، بأسلوب مبسط ومنهجية واضحة.
1. الكيمياء: دراسة التفاعلات الحمضية والقاعدية والتحليل الكهربائي
الجزء الخاص بالكيمياء في هذا الامتحان (7 نقط) انقسم إلى محورين مستقلين، مما يعطي فرصة لجمع النقط بذكاء.
الجزء الأول: حمض البنزويك (C6H5COOH)
ركز التمرين على دراسة تفاعل حمض البنزويك مع الماء ومع هيدروكسيد الصوديوم. النقاط الأساسية التي يجب الانتباه إليها:
- حساب ثابتة التوازن: تحديد $pK_A$ للمزدوجة اعتماداً على قياس الـ pH. هنا يجب التركيز على العلاقة بين التقدم النهائي $\tau$ و ثابتة الحمضية.
- تفاعل المعايرة: عند إضافة محلول هيدروكسيد الصوديوم ($Na^+ + HO^-$)، يجب الانتباه إلى أن التفاعل كلي وسريع. السؤال الذكي كان حول "نسبة التقدم النهائي" بدلالة كمية المادة المضافة والمتبقية.
الجزء الثاني: التحليل الكهربائي (تغطية الفولاد بالقصدير)
هذا تمرين تطبيقي رائع يربط الدرس بالحياة اليومية (صناعة العلب المصبرة).
- تحديد الأقطاب: لكي يتوضع القصدير على الفولاد، يجب أن تلعب الصفيحة الفولادية دور الكاثود (القطب السالب) لتحدث بجوارها عملية الاختزال ($Sn^{2+} + 2e^- \rightarrow Sn$).
- حساب الكتلة: باستعمال قانون فاراداي $Q = I.\Delta t = n(e^-).F$، يمكن استنتاج كتلة الطبقة المترسبة بدقة.
2. الفيزياء النووية: التأريخ بطريقة الأورانيوم-الثوريوم
تمرين النووي (2.25 نقطة) كان متميزاً لأنه تطرق لموضوع جيولوجي (تاريخ الصخور البحرية).
- معادلة التفتت: تحول الأورانيوم-234 إلى ثوريوم-230 هو تفتت من نوع $\alpha$ (انبعاث نواة الهيليوم). يجب ضبط قوانين الانحفاظ (Soddy) لكتابة المعادلة الصحيحة.
- قانون التناقص الإشعاعي: الفخ هنا هو التعامل مع "النسبة" $r = N(Th)/N(U)$. الحل يكمن في استعمال العلاقة اللوغاريتمية لاستخراج الزمن $t$ بدلالة عمر النصف $t_{1/2}$.
3. الكهرباء: الوشيعة والمكثف (RL و RC)
تمرين الكهرباء (5.25 نقطة) كان طويلاً ومقسماً لمراحل، الهدف منه تحديد معامل التحريض $L$ لوشيعة مكبر الصوت.
- المرحلة الأولى (شحن المكثف): استغلال منحنى الشحن وتحديد مماس الأصل ($t=0$) هو المفتاح لإيجاد سعة المكثف $C$ وباقي الثوابت ($A$ و $\tau$).
- المرحلة الثانية (الدارة RLC): دراسة التفريغ في وشيعة. هنا طلب الامتحان إثبات المعادلة التفاضلية واستعمال "انحفاظ الطاقة" أو تغيرها (بسبب مفعول جول) للوصول إلى النتيجة.
- المرحلة الثالثة (التذبذبات القسرية): استعمال دارة RLC متوالية في نظام جيبي (Tension sinusoïdale). التركيز هنا على ظاهرة "الرنين" (Résonance) حيث تكون الشدة قصوى ($I_0$)، مما يسمح بحساب $L$ بطريقة ثانية ومقارنة النتائج.
4. الميكانيك: السقوط في مائع ونواس اللي
الجزء الأخير من الامتحان خصص للميكانيك (5.5 نقط) وانقسم بدوره لجزئين.
الفيزياء 3: السقوط الرأسي في مائع (الغليسيرول)
دراسة حركة "كلة" (Bille) داخل سائل لزج.
- المعادلة التفاضلية: تطبيق القانون الثاني لنيوتن مع اعتبار دافعة أرخميدس وقوة الاحتكاك المائع ($f = k.v^n$). الصعوبة تكمن في تحديد الأس $n$ وتعبير السرعة الحدية.
- طريقة أويلر: رغم أنها لم تطلب صراحة للحساب، إلا أن فهم البنية النظرية للمعادلة ($dv/dt = A - B.v^n$) ضروري للإجابة.
الفيزياء 4: نواس اللي (تجرية كافانديش)
تمرين تاريخي جميل حول قياس ثابتة التجاذب الكوني $G$.
- الدراسة الطاقية والتحريكية: إثبات المعادلة التفاضلية لحركة النواس ($C.\theta + J.\ddot{\theta} = 0$) في غياب الاحتكاك.
- استغلال المبيان: التمييز بين النظام الدوري (بدون احتكاك) وشبه الدوري (باحتكاك) لتحديد الدور الخاص $T_0$ ومنه استنتاج ثابتة اللي
خاتمة ونصائح للمترشحين
امتحان 2008 للعلوم الرياضية يعلمنا درساً مهماً: الفيزياء ليست مجرد حفظ علاقات، بل هي قدرة على التحليل والربط. للنجاح في الوطني القادم، ننصحكم في "نجاحي برو" بإعادة إنجاز هذا الامتحان كاملاً في ظروف مشابهة للامتحان (ساعة مكانة)، والتركيز على الوحدات (Units) والتحليل البعدي للتأكد من صحة النتائج.
