Physique chimie, technologie, Brevet Centre étrangers 2018

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Saut à l'élastique.
Le saut à l’élastique consiste à se jeter depuis un point situé en hauteur, en étant accroché à un élastique.
Dans ce sujet, nous nous intéresserons au mouvement d’un sauteur et à ses sensations, puis nous nous concentrerons sur le choix des
élastiques.

Une fois ces 4 phases passées, le sauteur subit encore quelques oscillations avant de s’immobiliser définitivement
On donne ci-dessous la représentation graphique des variations de la vitesse du sauteur en fonction du temps :

1. Mouvement du sauteur (6 points)
1.1. Repérer la partie du graphique qui correspond à la phase 1. Justifier brièvement.
Durant la phase 1, la vitesse augmente, le temps initial étant nul : partie ABCD
1.2. Indiquer la phase du saut qui correspond au point F.
Phase 3. Elastique tendu au maximum et vitesse nulle.
1.3. La force de pesanteur (le poids du sauteur) modélise l’une des actions mécaniques s’exerçant sur le sauteur lors de sa chute. Préciser la direction et le sens de cette force.
Verticale vers le bas.
2. Énergie du sauteur et conversion (11 points)
2.1. En utilisant les termes « énergie potentielle » et « énergie cinétique », décrire la conversion d’énergie qui a lieu lors de la phase 1 du saut.
L'énergie potentielle initiale est convertie en énergie cinétique.
2.2. À l’aide du graphique, déterminer la valeur maximale de la vitesse atteinte par le sauteur.
28 m / s.
2.3. En déduire, par un calcul, que la valeur maximale de l’énergie cinétique du sauteur de 78kg (équipement inclus) est de l’ordre de 30 000 J.
½mv² = 0,5 x78 x28² ~30 000 J.
2.4. Le tableau ci-contre donne l’énergie cinétique de différents véhicules à une vitesse donnée.

Objets	Vitesse ( km / h)	Energie cinétique (J)
Camion	30	120 550
Moto	65	26000
Vélo	12	425

En comparant la valeur maximale de l’énergie cinétique obtenue à la question 2.3 à celle d’un véhicule en mouvement, préciser le rôle
de l’élastique.
Lors de la chute l'élastique se tend et stocke une partie de l'énergie. Puis l'élastique se détend et restitue cette énergie lors de la remontée.
3. Sensation lors du saut (3 points)
Durant le saut, le sauteur éprouve des sensations qui sont associées à la production d’adrénaline, substance dont la formule chimique est C₉H₁₃O₃N.
Préciser le nom et le nombre de chacun des atomes présents dans une molécule d’adrénaline.
9 atomes de carbone, 13 atomes d'hydrogène, 3 atomes d'oxygène et un atome d'azote.
4. Choix de l’élastique (5 points)
Il existe différents modèles d’élastique, adaptés au sauteur et aux conditions de saut.
Pour concilier sensations fortes et sécurité, les clubs fixent généralement une distance d’au moins 10 m entre le sol et le point le plus bas atteint lors de la chute. Parmi les modèles disponibles, choisir un élastique qui convient, pour un sauteur de 78 kg (équipement inclus), s’élançant du pont de Ponsonnas haut de 103 m. Préciser le modèle et la longueur de l’élastique retenu. Justifier.
103-10 = 93 m.
La longueur maximale de l'élastique est égale à 3 fois la longueur initiale :
Longueur initiale : 93 / 3 = 31 m.
Poids du sauteur : mg = 78 x9,8 ~764 N.
On choisira l'élastique M de longueur initiale 30 m.

Technologie.
Les phénomènes de fortes précipitations ainsi que les périodes de sécheresse ont un impact important sur le niveau d’eau des fleuves et des rivières.
Question 1 – (2 points)
Quelle est la fonction principale d’un barrage de navigation ?
Les barrages de navigation régulent le niveau d’eau des fleuves et des rivières permettant ainsi le transport fluvial tout en tenant compte des risques de crues.
Question 2 – (4 points)
Donner au moins trois raisons qui justifient la nécessité de réguler le niveau d’eau des fleuves et des rivières.
Le transport fluvial est possible toute l'année.
L'alimentation en eau potable est fiable.
Couverture en eau des industries et de l'agriculture.

Principe de fonctionnement d’un barrage à clapet

1 : ensemble hydraulique (moteur et pompe électriques + vérin)
2 : capteur de niveau d’eau amont
3 : clapet
4 : réseau électrique 230V
5 : automate de gestion
6 : relais électrique de distribution
7 : écran de visualisation

Question 3 – (6 points)
Compléter le tableau en indiquant l’élément correspondant à chaque fonction.

Fonctions	Eléments du barrage
Retenir l'eau en amont	Barrage et clapet
Détecter le niveau d'eau amont	Capteur de niveau d'eau amont
Gérer la position du clapet	Automate de gestion
Alimenter le barrage en électricité	Réseau électrique 230 V
Afficher des informations	Ecran de visualisation

Question 4 – (7 points)
Compléter les chaînes d’information et d’énergie du barrage à clapet.

Question 5 – (6 points)
Compléter le logigramme et l’extrait du programme par blocs du barrage.
Le fonctionnement automatique d’un barrage à clapet
Le niveau d’eau est maintenu automatiquement en fonction des paramètres de gestion du barrage.
Le programme est écrit en boucle, il se répète indéfiniment suivant la logique ci-après.
Si le niveau d’eau est normal, le clapet est en position 2 et le voyant est vert.
Si le niveau d’eau est haut, le clapet est couché en position 3 et le voyant est rouge.
Si le niveau d’eau est bas, le clapet se met en position 1 et le voyant est orange.