Physique chimie, l'homme volant, Brevet Polynésie 2020.

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La cérémonie du 14 juillet 2019 fut marquée par la démonstration d'un homme volant, debout sur son Flyboard Air.
Le 4 août, il réussit la traversée de la Manche avec une escale de ravitaillement.

Première partie : l'ascension. ( 9 points).
  Le Flyboard Air est une planche propulsée par 5 réacteurs placés sous les pieds du pilote.
1.1. Dans les toutes premières secondes de l'ascension, le pilote s'élève verticalement et sa vitesse augmente. Décrire le mouvement en utilisant des termes choisis parmi les suivants : rectiligne, circulaire, uniforme, accéléré.
Le mouvement est rectiligne et accéléré.
1.2. Préciser la direction et le sens de la force représentée sur le schéma suivant.

Direction : verticale ; sens : vers le bas.
3. Déterminer la valeur de cette force. 1cm correspond à 400 N.
Mesurer la longueur de le flèche : 3,3 cm.
Donc 3,3 x 400 =1320 N.
4. Préciser si la force représentée est le poids du pilote et de son équipement  ou la poussée des réacteurs.
Le poids, verticale, vers le bas. Alors que la poussée est une force verticale vers le haut, supérieure au poids.
5. Indiquer si l'énergie potentielle de position augmente ou diminue pendant l'ascension du pilote. Justifier.
L'origine de l'énergie potentielle de position est choisie au sol. L'axe vertical est orienté vers le haut.
L'énergie potentielle de position augmente avec l'altitude.

Seconde partie : les réacteurs (8 points).
  
La combustion du carburant éjecte des gaz nécessaires à la propulsion. Cette combustion est modélisée par la réaction d'équation 2 C10H22 + 31 O2 ---> 20 CO2 + 22 H2O.
2.1 Justifier que l'équation est bien ajustée au niveau du carbone c.
Parmi les réactifs, on compte 20 C ; parmi les produits, on décompte 20 C.
2.2. Nommer les deux produits.
CO2 : dioxyde de carbone et H2O : eau.
2.3. Donner la formule chimique du carburant :
C10H22 .
2.4. Attribuer aux numéros 1 et 2 les différentes formes d'énergie, parmi nucléaire, cinétique, lumineuse, chimique.

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Partie 3 : la traversée de la Manche. ( 8 points).
Durée de la traversée : t = 22 min.
Distance parcourue D = 35 km.
Distance parcourue pour atteindre le ravitaillement : d = 18 km.
Consommation en carburant : 2 kg / km.
Masse volumique du carburant : r = 0,74 kg  / L.
3.1 Montrer que la vitesse moyenne est de 95 km /h durant la traversée.
22 min = 22 / 60 ~0,367 heure.
Vitesse moyenne = distance / temps = 35 / 0,367 ~ 95 km / h.
3.2. La réserve de carburant est contenue dans le sac à dos du pilote. Trois modèle de sacs sont disponibles : 10 L, 30 L et 50 L.
Justifier quel modèle de sac convient pour la traversée.
Première étape, la plus longue : d = 18 km.
Masse de carburant nécessaire : 18 *2 = 36 kg.
Volume de carburant : masse  / masse volumique = 36 / 0,74 ~48,6 L.
Le sac de contenance  50 L convient.

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