précisions - RECIT des Samares
publicité
053-504 Physique 3e année du 2e cycle du secondaire Épreuve de compétence 2 Outils d’évaluation JUIN 2010 Physique Épreuve de compétence 2 PRÉCISIONS La clé de correction qui suit contient les éléments de réponse attendus pour chacun des critères d’évaluation ciblés de la compétence disciplinaire 2 du Programme de physique. Lors de la présentation de ses calculs, l’élève qui s’assure d’utiliser adéquatement les chiffres significatifs se verra accorder une majoration de son résultat global d’un demi-échelon (exemple : résultat global 4 converti à 4+). Table LLL 2 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 1. Les satellites géostationnaires L’observateur sur la Terre fait un tour complet dans le même temps que le satellite. Pour ce faire, le satellite doit avoir une vitesse plus grande pour parcourir une grande distance. v= d/t donc t = d/v Le temps d’une rotation du satellite = 42 162 km x 2 x π / 11 061 km/h = 23,95 h = 23h57 minutes Le temps de rotation de l’observateur = 6378 km x 2 x π / 1673 km/h = 23,95 h = 23h57 minutes Grille de correction 51 Explique que le satellite maintient sa position relative à l’observateur malgré que les distances à parcourir soient différentes grâce à une plus grande vitesse de rotation du satellite et applique correctement la relation entre la vitesse et la distance parcourue. 4 Explique partiellement le phénomène en cause, en traitant de l’aspect vitesse ou distance à parcourir sans les mettre en relation. 3 Explique que le satellite maintient sa position relative à l’observateur ou applique correctement la relation entre la vitesse et la distance parcourue. 2 Effectue des erreurs majeures en calculant le temps de rotation pour le satellite ou l’observateur. 1 Reformule simplement les informations fournies dans le texte. Critères évalués Utilisation pertinente des concepts Production d’explications ou de solutions pertinentes Justification adéquate des explications 1 La grille fournie décrit les indices observables les plus signifiants de l’atteinte d’un échelon. De plus, lorsqu’indiqué, des aspects de la compétence qui sont jugés acquis à un niveau donné le sont de manière implicite dans la description des niveaux supérieurs. Table LLL 3 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 2. Aide humanitaire a) Les boîtes de livraison La boîte en forme de prisme rectangulaire est à privilégiée car grâce à sa plus grande surface, elle offre une plus grande résistance à l’air (Fr 1 et Fr 2) Dans les deux cas, la force de traction exercée par le parachute (Fr P) et la force d’attraction gravitationnelle (Fg) sont les mêmes donc ne peuvent influencer la sélection des boîtes. Fr P Fr P Fr 2 Fr 1 Boîte de forme cubique Boîte en forme de prisme rectangulaire Fg Fg ∑ Fcubique ≠ ∑ Frectangulaire 52 Fr 1 < Fr 2 due à la surface de frottement de l’air. Grille de correction Explique entièrement les phénomènes en cause et illustre entièrement et correctement les diagrammes de forces pour les deux types de boîtes. 4 Explique que la surface de la boîte influence la résistance que celle-ci exerce sur l’air. Identifie que la force gravitationnelle et de traction du parachute sont égales pour les deux boîtes. Son diagramme est incomplet pour l’une des deux boîtes. 3 Explique ou illustre que la force résultante est plus petite pour la boîte rectangulaire que pour la boîte cubique. 2 Son diagramme comporte des erreurs dans l’illustration des forces (grandeur et direction) ou omission de Fg. 1 Reformule simplement les informations fournies dans le texte sans intégrer de diagrammes de forces. Critères évalués Utilisation pertinente des concepts Production d’explications ou de solutions pertinentes Justification adéquate des explications 2 La grille fournie décrit les indices observables les plus signifiants de l’atteinte d’un échelon. De plus, lorsqu’indiqué, des aspects de la compétence qui sont jugés acquis à un niveau donné le sont de manière implicite dans la description des niveaux supérieurs. Table LLL 4 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 b) Le plan de vol Vitesse résultante désirée : 230,0 km en 55,00 minutes : v = 230,0km = 250,9 km/h vers le N-E 55,00 h 60 Addition des composantes : cos45o v1y V1:55,0 km/h v1x 55 km/h v1x = 38,9 km/h sin45o -55 km/h v1y = -38,9 km/h V2 :? V3:250,9 km/h v3 x 250,9 km/h v3 x = 177,4 km/h sin45o cos45o v1x + v2x = v3x et v3 y 250,9 km/h v3 y = 177,4 km/h v1y + v2y = v3y -38,9 km/h + v2x = 177,4 km/h V1: vitesse du vent V2: vitesse du plan de vol de l’avion V3: vitesse résultante de l’avion 38,9 km/h + v2y = 177,4 km/h v2x = 216,3 km/h et v2y = 138,5 km/h v2 = 216,32 138,32 v2 = 256,8 km/h Calcul de la direction (angle) tan θ = 138,5 km/h 216,3 km/h donc θ = 32,63o Non, le copilote n’a pas raison car l’avion doit voler à 256,8 km/h à 32,63o par rapport au nord. Table LLL 5 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 Grille de correction : Le plan de vol Détermine que le plan de vol n’est pas adéquat en calculant, sans 53 erreur, la vitesse et l’angle de vol. Les calculs de la vitesse du plan de vol et l’angle effectués sont exacts et complets. Les calculs de la vitesse du plan de vol et l’angle effectués démontrent 4 la compréhension des concepts mis en jeu tout en comportant certaines erreurs mineures qui influencent des étapes subséquentes. 3 Le calcul de la vitesse résultante et le schéma sont exacts. 2 Détermine uniquement la vitesse résultante. 1 Reformule simplement les informations fournies dans le texte. Critères évalués Utilisation pertinente des concepts Production d’explications ou de solutions pertinentes Justification adéquate des explications 3 La grille fournie décrit les indices observables les plus signifiants de l’atteinte d’un échelon. De plus, lorsqu’indiqué, des aspects de la compétence qui sont jugés acquis à un niveau donné le sont de manière implicite dans la description des niveaux supérieurs. Table LLL 6 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 3. Le bon chemin Route 20 Calcul du temps nécessaire pour gravir la montagne : Calcul de l’énergie nécessaire que doit fournir le moteur en fonction de la masse à transporter Ep = mgh Ep = 13 800 Kg 9,8 N/Kg 1500 m Ep = 2,0 x108 J Calcul du temps pour monter la montagne en fonction de la puissance du moteur : W = Ep = P ∆t 2,0 x108 J = 150 000 W ∆t 2, 0x108 =∆t 1,5x105 1,3 x 103 s = ∆t Calcul du temps nécessaire à la descente de la montagne : Calcul de la longueur de la descente : mesure du côté opposé Sin α = mesure de l'hypoténuse 1500 m Sin 9,00o = s ∆s = 9,59 x103 m ou 9,59 km ∆s 1500 m 9,00o Calcul du temps pour la descente en fonction de la vitesse constante maximale: Sachant que la vitesse maximum est de 91,0 Km/h : v = ∆s /∆t 91,0 km/h = 9,59 km / ∆t ∆t = 0,105 h ou 379 s Calcul du temps total : ∆t total = ∆t montée + ∆t descente = 1,3 x 103 s + 379 s = 1,7 x 103 s ∆t total = 1,7 x 103 s ou 0,47 h Route 10 : Calcul du temps nécessaire pour se rendre au point B sachant que la vitesse maximum est de 91,0 Km/h : v = ∆s /∆t 91,0 km/h = 150 km / ∆t ∆t = 1,65 h ou 5,94 x 103 s Le trajet le plus court demeure la route 20 malgré le temps requis pour gravir la montagne. Table LLL 7 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 Le bon chemin : Grille de correction 54 Détermine que la route 20 représente la route la plus courte. Les calculs sont exacts et complets. 4 Les calculs effectués démontrent la compréhension des concepts mis en jeu tout en comportant certaines erreurs mineures qui influencent des étapes subséquentes. 3 Calcule l’énergie nécessaire pour gravir la montagne ou la distance à franchir en descente pour le trajet de la route 20 et le temps requis pour le trajet via la route 10. 2 Calcule le temps requis pour la route 20 sans considérer le temps requis pour la montée, soit à une vitesse constante de 91 Km/h ainsi que celui de la route 10. 1 Calcule le temps requis pour la route 20 sans considérer le temps requis pour la montée, soit à une vitesse constante de 91 Km/h ou celui de la route 10. Critères évalués Utilisation pertinente des concepts Production d’explications ou de solutions pertinentes Justification adéquate des explications 4 La grille fournie décrit les indices observables les plus signifiants de l’atteinte d’un échelon. Table LLL 8 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 4. La Ronde Boomerang Orbite Sachant que 1 G = 9,8 m/s2 Accélération lors de la montée : 5,2 G = 51 m/s2 Vitesse maximale au bas de la première pente : 1 mgh= mv 2 2 m 9,8m/s2 35,6m 1 Δx= aΔt 2 2 1 2 45,0m= a• 2,0 s 2 a=23m/s2 On doit additionner l’accélération 1 mv 2 2 gravitationnelle a = 23 m/s2 + 9,8 m/s2 = 32 m/s2 v 9,8m/s2 35,6m 2 v=26m/s Accélération lors de la descente : vmax = v - 5,6 m/s a = 9,8 m/s2 vmax = 26,m/s - 5,6m/s Vitesse maximale : vmax = 20 m/s v 2f =v i2 +2aΔx v f2 0 m/s2 +2•22,5 m/s2 •45,0 m a = 51 m/s2 v f =45,0 m/s = 1,62×102 km/h vmax= 20 m/s = 72 km/h amax=32 m/s2 vmax= 45,0 m/s = 1,62 x 102 km/h Table LLL 9 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 Goliath Vampire Sachant que 1 G = 9,8 m/s2 Sachant que 1 G = 9,8 m/s2 3,8 G = 37 m/s2 4,0 G = 39 m/s2 a = 37 m/s2 Vitesse maximale au bas de la première a = 39 m/s2 pente : vmax= 80,5 km/h 1 mgh= mv 2 2 1 m•9,8m/s2 •53,0m= mv 2 2 9,8m/s2 •53,0m•2=v v=32m/s vmax = v - 5,6 m/s vmax = 32 m/s – 14,4 m/s vmax = 18 m/s a = 37 m/s2 vmax= 18 m/s = 65 km/h Le manège préféré de Jean sera l’Orbite avec une vitesse maximale de 1,62 x 102 km/h alors que celui de Pierre sera le Boomrang avec une accélération de 51 m/s2. Table LLL 10 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 La Ronde : Grille de correction 5 Calcule toutes les vitesses et les accélérations (incluant les accélérations ressenties dans l’Orbite) et sélectionne les manèges appropriés. 4 Calcule les vitesses et les accélérations du Vampire, du Boomerang (ou du Goliath) et la vitesse et l’accélération de l’Orbite (accélération du chariot uniquement). Les calculs effectués démontrent la compréhension des concepts mis en jeu tout en comportant certaines erreurs mineures qui influencent les étapes subséquentes. 3 Calcule les vitesses et les accélérations de l’Orbite (accélération du chariot seulement), et d’un des quatre autres manèges. 2 Calcule la vitesse et l’accélération d’un des manèges. 1 Calcule la vitesse ou l’accélération d’un des manèges. 5 Critères évalués Utilisation pertinente des concepts Production d’explications ou de solutions pertinentes Justification adéquate des explications 5 La grille fournie décrit les indices observables les plus signifiants de l’atteinte d’un échelon. Table LLL 11 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 5. La fourmi a) La lentille est de type convergent. Conséquemment, pour obtenir une image virtuelle plus grande que l’objet, ce dernier devra être placé entre le foyer de la lentille et la lentille ellemême. Dans cette situation, l’image est de même sens que l’objet et beaucoup plus grosse comme le démontre le schéma suivant : Image virtuelle b) Ho= 1,0 cm Hi = 4,0 cm Lf = 6,0 cm Foyer de la lentille Selon la formule : Ho/Hi = lo/lf 1,0 cm / 4,0 cm = lo / 6,0 cm 1,0 cm 6,0 cm = 4,0 cm lo 1,5 cm = lo Puisque l’objet est placé entre la lentille et son foyer, il faut ajouter un signe – à la valeur de lo donc -1,5 cm. Selon la formule p = lo + p = -1,5 cm p = 4,5 cm lf + 6,0 cm Critères évalués Utilisation pertinente des concepts Production d’explications ou de solutions pertinentes Justification adéquate des explications Table LLL 12 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 Grille de correction : La fourmi 56 Calcule lo et la distance objet-lentille. Explique et illustre le type de lentille et la position du foyer, identifie le 4 sens de l’image, sa position et son grossissement. Erreurs de calculs mineures soit pour le lo ou la distance objet-lentille. Explique et illustre la situation décrite en omettant un des éléments 3 pertinents. Calcule lo. 2 Explique et illustre en identifiant trois éléments pertinents. 1 Illustre trois éléments pertinents. 6 La grille fournie décrit les indices observables les plus signifiants de l’atteinte d’un échelon. Table LLL 13 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 6. Le filtre à eau Ref : http://www.ac-reims.fr/datice/sc_physiques/docs/lyc/2/refraction/cruche.pdf Explication Suivons le chemin d’un rayon issu de A situé sur le bord du filtre. Il traverse l’eau. Arrivé sur la paroi interne de la cruche, il subit une réfraction. L’indice de réfraction du plastique (1,50) étant supérieur à celui de l’eau (1,33), le rayon se rapproche de la normale. Puisque je mesure un angle de 23° dans l’eau et que neau sineau nplastique sin plastique neau sin eau 1,33 sin 23 = n plastique 1,50 Le rayon traverse le plastique. Alors sin plastique = 20° Arrivé sur la paroi externe de la cruche, le rayon subit une nouvelle réfraction. L’indice de réfraction de l’air (1,00) étant inférieur à celui du plastique (1,50), le rayon s’écarte de la normale et passe dans l’air. Alors sin air n plastique sin plastique nair = 1,50 sin 20 = 31° 1,00 L’image du point A est A’. Illustration Paroi de plastique Eau A’ A Filtre Image du filtre Vue du dessus du pot à eau Axe de symétrie Table LLL 14 Juin 2010 Physique Épreuve de compétence 2 Grille de correction : Le filtre à eau 57 Le tracé des rayons et ses explications sont justes pour les deux déviations. Détermine, sur le schéma, l’angle de déviation du rayon lors du passage 4 eau-plastique et calcule l’angle de déviation du rayon lors du passage plastique-air. Le tracé des rayons et ses explications sont justes pour une des deux déviations. Choisit, sur le schéma, un angle de déviation quelconque pour illustrer 3 la déviation du rayon eau-plastique et calcule l’angle de déviation du rayon lors du passage plastique-air. Le tracé des rayons ou ses explications sont justes pour une des deux déviations. 2 Indique correctement la déviation des rayons et fournit des explications 1 Indique seulement la déviation des rayons. qui ne sont pas appuyés des calculs appropriés. Critères évalués Utilisation pertinente des concepts Production d’explications ou de solutions pertinentes Justification adéquate des explications 7 La grille fournie décrit les indices observables les plus signifiants de l’atteinte d’un échelon. Table LLL 15 Juin 2010 Physique Épreuve Cd-2 7. Le rétroviseur Explication : L’image apparente dans un miroir convexe est très petite et virtuelle. Lorsque le conducteur regarde dans ce miroir, il interprète l’image comme s’il s’agissait d’un miroir plan. Il croit qu’un petit objet est très éloigné. En réalité, la distance entre lui et l’objet est plus petite qu’il ne le croit. L’image de l’objet a été réduite par le miroir convexe. Guide de correction 5 8 L’explication du phénomène est enrichie de la description de la perception visuelle du conducteur c'est-à-dire le lien établit entre la hauteur de l’image et la distance de l’objet. 4 Le tracé des rayons est correct et son explication se limite à décrire l’effet du miroir convexe sur la hauteur de l’image. 3 Illustre ou identifie correctement le type de miroir et trace partiellement les rayons. 2 Illustre ou identifie correctement le type de miroir ou trace partiellement les rayons. 1 Reformule simplement les informations fournies dans le texte et les illustrations sans intégrer dans son explication les concepts relatifs. Critères évalués Utilisation pertinente des concepts Production d’explications ou de solutions pertinentes Justification adéquate des explications 8 La grille fournie décrit les indices observables les plus signifiants de l’atteinte d’un échelon. Table régionale LLL Juin 2010
