Situation - Plate

BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL
Maintenance véhicule automobile
Contrôle en
cours de
formation
Épreuve E1 Physiques et chimiques
Année
scolaire
2012-2013
Situation d’évaluation de Sciences
Physiques et Chimiques
Coef. 2
Séquence
Durée :
1/2
45 min
FICHE D’INFORMATION DU CANDIDAT
Établissement .......................................................................................... Classe .................................................
NOM et Prénom du CANDIDAT ................................................................ Date de l’évaluation .............................
Thème : Solide en équilibre de flottaison – Poids et poussée d’Archimède. (Transports T5 )
Capacités, connaissances et attitudes du référentiel évaluées
Capacités
Connaissances
Attitudes
- Détermination du volume immergé après réalisation d’un équilibre de flottaison
- Détermination de la masse du système flottant puis détermination de la poussée d’Archimède
- Conditions d’équilibre d’un solide soumis à 2 forces – Relation P = m.g
- Principe de la poussée d’Archimède
- être rigoureux et méthodique
- Savoir lire et interpréter une fiche technique
- être pertinent et concis à l’oral
- Respect des règles de sécurité
- Avoir un sens critique
La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction interviendront dans l’appréciation
des copies.
L’emploi des calculatrices est autorisé, dans les conditions prévues par la réglementation en
vigueur.1
L’évaluation s’appuie sur une activité expérimentale composée d’une ou plusieurs expériences.
Elle porte nécessairement sur les capacités expérimentales du candidat observées durant les
manipulations qu’il réalise, sur les mesures obtenues et leur interprétation.
Lors de cette évaluation, il est demandé au candidat :
x de mettre en œuvre un protocole expérimental ;
x d’utiliser correctement le matériel mis à sa disposition ;
de mettre en œuvre les procédures et consignes de sécurité adaptées ;
x de montrer qu’il connaît le vocabulaire, les symboles, les grandeurs et les unités mises en œuvre ;
x d’utiliser une ou plusieurs relations, ces relations sont données lorsqu’elles ne sont pas répertoriées
dans la colonne « connaissances » du programme ;
x d’interpréter et de rendre compte les résultats des travaux réalisés.
La calculatrice est autorisée
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Situation
Le bateau panier : Fiche technique
Bateau vietnamien conçu pour la pêche, tressé en
osier.
Masse : m = 30 kg
Forme hémisphérique de diamètre : D = 1,4 m
Volume de la demie sphère : V = 0,7 m3.
Ils sont fous ces asiatiques de naviguer sur
des embarcations de fortune Ils n’ont pas
peur de couler à pic. Je ne leur confierais
pas mon petit chien Idéfix. Ah ça non !
Tu as tord Obélix ce sont des gens civilisés qui
savent ce qu’ils font. Leur bateau panier pour
pêcher est remarquable. Je pense d’ailleurs qu’il
pourrait nous transporter aisément nous quatre.
Notre masse est de 370 kg.
Demandons l’avis à notre druide Panoramix.
La poussée d’Archimède agit en s’opposant au
poids.
L’intensité F de cette poussée d’Archimède est
égale au poids de volume de liquide déplacé.
Pour savoir si ce bateau panier peut nous
transporter, il faut faire une expérience.
Ce sont les élèves du lycée Henri Fertet qui vont
devoir répondre à cette problématique.
Merci à vous « Jeunes Hommes Modernes…. »
Obélix, Astérix, Panoramix et Idéfix peuvent-ils embarquer
tous dans le bateau en osier ?
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1. S’approprier et analyser la situation : On considère le panier vide.
1.1 Retrouver la masse m du panier.
…………………………………………………………………………………………………
En déduire la valeur du poids⃗⃗⃗𝑃 de ce panier. (On prendra g = 10 N/kg)
…………………………………………………………………………………………………
1.2 Le druide Panoramix évoque une autre force 𝐹 agissant sur le bateau panier.
De quelle force s’agit-il ? A quoi est-elle due ?
…………………………………………………………………………………………………
1.3 Le panier à vide flotte.
Représenter le poids 𝑃⃗ en G et la force 𝐹 en A.
Utiliser deux couleurs différentes.
Echelle 1cm →
100 N
G
A
1 . 4 Compléter le tableau ci-après.
Forces
𝑃⃗
𝐹
Point d’application
G
………
Droite d’action
……..
Sens
……..
Valeur (N)
Appel n°1
……..
……..
Justifier oralement les caractéristiques de la force 𝐹
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2. Expérimenter
2.1. Modélisation expérimentale.
Matériel disponible :
gravier
boule mesureur
Bac rempli d’eau
balance
chiffon
A partir de ce matériel, proposer un dispositif expérimental permettant de déterminer la valeur
de la poussée d’Archimède en fonction de la charge de la boule.
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Appel n°2 Expliquer à l’examinateur comment vous pensez modéliser la situation.
2.2 Expérimentation.
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2.2 Expérimentation.
On place une boule mesureur de lessive sur un bac rempli d’eau.
On la leste de petits graviers pour que sa ligne de flottaison coïncide avec un des traits de
volumes indiqués sur celle-ci.
Exemple :
Pour le dessin ci-contre la ligne de flottaison
correspond au volume intérieur V de 100 mL.
On détermine ensuite la masse totale de cette boule + du contenu.
On en déduit la valeur du poids P, puis l’intensité F de la poussée d’Archimède.
Le tableau ci-après contient deux exemples.
Compléter ce tableau pour les volumes manquant.
Remarque :
Pour déterminer le volume immergé, il faut prendre en compte le volume de l’enveloppe.
16
Le volume immergé sera donné par le calcul Vi = 15 du volume indiqué par la graduation.
Graduations en mL
50
75
100
125
150
Volume immergé en mL
16
Vi = 15 Graduation
107
160
Masse totale mt (g)
Masse totale mt (kg)
110
0,11
160
0,16
Valeur de P ( N )
1,1
1,6
Valeur de F ( N )
1,1
1,6
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2 . 3 Représenter F en fonction de Vi dans le repère suivant en respectant les unités données.
F (N)
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Vi (mL)
10 mL
2 . 4 F est-t-il proportionnel à Vi ? Justifier votre réponse.
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
3. Exploiter et répondre à la problématique
La valeur F de la poussée d’Archimède est donnée par la formule : F = 𝜌 × 𝑔 × 𝑉
Avec 𝜌 la masse volumique du fluide en kg/m3
g l’intensité de pesanteur en N/kg
V le volume du solide immergé.
On donne :
masse volumique de l’eau de mer : 𝜌𝑒𝑎𝑢 𝑚𝑒𝑟 = 1060 kg/m3
volume du panier Vpanier = 0,7 m3
g = 10 N/kg
masse des occupants : 370 kg
masse du panier : 30 kg
Calculer la valeur F de la poussée d’Archimède s’exerçant sur le panier totalement immergé.
…………………………………………………………………………………………………
Comparer cette valeur au poids total (panier + occupants).
…………………………………………………………………………………………………
En déduire si le bateau flotte.
…………………………………………………………………………………………………
Appel 3 Présenter oralement vos conclusions sur la problématique initiale.
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GRILLE NATIONALE D’ÉVALUATION EN SCIENCES PHYSIQUES ET CHIMIQUES
Nom et prénom :
Diplôme préparé :
Séquence d’évaluation2 n°
 Liste des capacités, connaissances et attitudes évaluées3
Capacités
Connaissances
Attitudes
 Évaluation4
Compétences5
S’approprier
Aptitudes à vérifier
Questions
-
rechercher, extraire et organiser l’information utile,
comprendre la problématique du travail à réaliser,
montrer qu’il connaît le vocabulaire, les symboles, les
grandeurs, les unités mises en œuvre.
1.1 - 1.2
1.3 - 1.4
-
Explication oral à l’appel 2 de la formule du volume
immergé et demander oralement quelle expérience
pourrait être réalisée pour déterminer le volume total de la
boule mesureur si on donnait  = 0,9 g / cm3 .
Appel 2
-
organiser son poste de travail,
mettre en œuvre un protocole expérimental,
utiliser le matériel choisi ou mis à sa disposition,
manipuler avec assurance dans le respect des règles
élémentaires de sécurité.
2.1 - 2.2
2.3
-
exploiter et interpréter des observations, des mesures,
vérifier les résultats obtenus,
valider ou infirmer une information, une hypothèse, une
propriété, une loi …
2.4 – 3
Analyser
Activité
expérimentale
Réaliser
Valider
Appréciation
du niveau
d’acquisition6
/7
-
Compte Rendu
écrit et oral
Communiquer
-
rendre compte d’observation et des résultats des travaux
réalisés.
Présenter, formuler une conclusion, expliquer, représenter,
argumenter, commenter.
Appel 1
Appel 3
/3
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TOTAL
/ 10
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