ÉPREUVE SYNTHÈSE – Volet théorique Physique Troisième année du deuxième cycle du secondaire (5e secondaire) Guide d’administration et de correction 2012 Table régionale en science et technologie au secondaire LavalLaurentides-Lanaudière Cette épreuve est une adaptation d’une épreuve prototype MELS par les conseillères et conseillers pédagogiques de la Table régionale en science et technologie au secondaire de Laval-Laurentides-Lanaudière. 2012 © Gouvernement du Québec, 2010 Le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport autorise les commissions scolaires et les établissements d’enseignement privés à reproduire ce document à des fins pédagogiques, sur support papier seulement. Tout autre mode de reproduction ou de diffusion est interdit sans l’autorisation préalable du Ministère. TABLE DES MATIÈRES INTRODUCTION ........................................................................................................................5 1 CONTENU DU PROTOTYPE D’ÉPREUVE .......................................................................6 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Compétence disciplinaire évaluée ..............................................................................6 Caractéristiques générales ..........................................................................................6 Concepts visés dans l’épreuve ....................................................................................7 Autres connaissances évaluées ...................................................................................7 Documents constituant l’épreuve ...............................................................................7 2 CONDITIONS D’ADMINISTRATION DE L’ÉPREUVE ...................................................8 2.1 2.2 2.3 2.4 Date de passation ........................................................................................................8 Durée de l’épreuve......................................................................................................8 Ressources autorisées .................................................................................................8 Déroulement de l’épreuve...........................................................................................8 3 MODALITÉS DE CORRECTION ........................................................................................9 3.1 Responsabilité de la correction ...................................................................................9 3.2 Prise en compte des chiffres significatifs ...................................................................9 4 CONSTITUTION DU RÉSULTAT.......................................................................................9 ANNEXE I - Formules et grandeurs .............................................................................................26 INTRODUCTION Cette épreuve est une légère adaptation d’une épreuve prototype proposée par le MÉLS en juin 2010, réalisée par les conseillères et conseillers pédagogiques de la Table régionale en science et technologie au secondaire de Laval-Laurentides-Lanaudière. Par cette épreuve, le MÉLS voulait illustrer la façon d'évaluer les apprentissages. Elle constitue un modèle appelé à évoluer avec le temps, en fonction de l'application de ce programme. Nous invitons les personnes engagées dans l’administration de cette épreuve à faire parvenir leurs commentaires de rétroaction à la conseillère ou au conseiller pédagogique de votre commission scolaire. Vos commentaires permettront d’orienter les travaux d’élaboration des futures épreuves. 1 CONTENU DU PROTOTYPE D’ÉPREUVE 1.1 Volet disciplinaire évalué Dans cette épreuve, seul le volet Théorie est évalué. 1.2 Caractéristiques générales Cette d’épreuve amène l’élève à analyser des phénomènes et des applications en physique. L’élève a différents problèmes à résoudre individuellement en mobilisant ses connaissances sur la cinématique, la dynamique, la transformation de l’énergie et l’optique géométrique, qui sont des concepts généraux du programme de physique. La présente épreuve compte un total de 60 points. Conformément au Cadre d’évaluation des apprentissages en Physique, les questions de l’épreuve sont liées aux critères d’évaluation du volet théorique et touchent les compétences 2 et 3 : Compétence 2 : Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la physique Compétence 3 : Communiquer sur des questions de physique à l’aide des langages utilisés en science et en technologie Les critères d’évaluation retenus sont : Maîtrise des connaissances ciblées par apprentissages o Cinématique o Dynamique o Transformation de l’énergie; o Optique géométrique la progression des • Utilisation pertinente des connaissances en physique • Production adéquate d’explications Il est à noter que le critère Interprétation appropriée de la problématique, n’est pas évalué. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 6 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 1.3 Concepts visés dans l’épreuve Concepts généraux Concepts prescrits Cinématique Mouvement rectiligne uniforme Relation entre la position par rapport à l’origine, la vitesse et le temps Mouvement rectiligne uniformément accéléré Relation entre l’accélération, la variation de la vitesse et le temps Relation entre l’accélération, la distance parcourue et le temps Mouvement des projectiles Dynamique Diagramme de corps libre Équilibre et résultante de plusieurs forces Force de frottement Force gravitationnelle Transformation de l’énergie Relation entre la puissance, le travail et le temps Énergie mécanique Loi de Hooke Optique géométrique Lois de Snell-Descartes Réflexion • Rayon incident et réfléchi • Angle d’incidence et de réflexion Réfraction • Rayon incident et réfracté • Angle d’incidence et de réfraction • Indice de réfraction Images Caractéristiques de l’image (position) 1.4 Autres connaissances évaluées Chiffres significatifs et incertitude dans la mesure 1.5 Documents constituant l’épreuve Cahier de l’élève : document présentant les tâches ainsi que les questions auxquelles les élèves doivent répondre Cahier de réponses : document dans lequel l’élève consigne toutes les traces pertinentes pour la réalisation de l’épreuve Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 7 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 2 CONDITIONS D’ADMINISTRATION DE L’ÉPREUVE 2.1 Date de passation La date d’administration de l’épreuve est déterminée par les établissements scolaires. 2.2 Durée de l’épreuve • 3 heures 2.3 Ressources autorisées Seul le matériel suivant est autorisé pendant la tâche : crayons marqueurs; règles et rapporteur d’angle; calculatrice. Pour éviter toute iniquité, l’utilisation de la calculatrice à affichage graphique ou de toute autre calculatrice permettant de stocker des informations est interdite au moment de la passation de l’épreuve. 2.4 Déroulement de l’épreuve Chaque élève doit réaliser cette épreuve individuellement. • Préparation Pour préparer l’élève à l’épreuve, une révision des concepts étudiés durant l’année scolaire est de mise. Il est souhaitable que les élèves soient familiers avec la feuille de formules et de grandeurs à laquelle ils auront droit. En ce qui a trait à ces formules, notez qu’elles sont assujetties à une convention de signes qui spécifie les situations dans lesquelles les variables doivent porter un signe négatif. Afin de tenir compte des diverses conventions utilisées, les équations présentées dans ce document peuvent être ajustées. • Réalisation L’élève prend connaissance des tâches et des questions incluses dans le Cahier de l’élève. Par la suite, il doit consigner tous ses éléments de réponse dans le Cahier de réponses. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 8 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 3 MODALITÉS DE CORRECTION 3.1 Responsabilité de la correction La correction de l’épreuve est sous la responsabilité des enseignantes et des enseignants et se fait à partir des modalités de correction fournies par le présent document. Afin de s’assurer d’une compréhension commune des outils d’évaluation, le personnel enseignant aurait avantage à se regrouper en comité de correction. L’analyse de quelques copies d’élèves permet à l’équipe de mieux cerner la qualité de la production attendue selon les clés de correction proposées pour l’épreuve. 3.2 Prise en compte des chiffres significatifs Les exemples de démarches présentés dans ce document prennent en compte les chiffres significatifs à chaque étape. Un élève ne devrait pas être pénalisé s’il procédait autrement, à moins d’indications contraires, comme c’est le cas aux questions 3,6,7 et 12. 4 CONSTITUTION DU RÉSULTAT Le résultat à l’épreuve est noté sur 60 points. Il est souhaitable de le convertir en un résultat sur 100 points. Le pointage apparaissant au bas des items n’est pas en pourcentage. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 9 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 1. Exemple d’une démarche appropriée ▪ Données Δs = 500 m Δt = 12,4 s ▪ Vitesse moyenne de la voiture en m/s Δs vm = Δt 500 m vm = 12,4 s vm = 40,3 m/s ▪ Vitesse moyenne de la voiture en km/h 40,3 m 3600 1 km vm = • • s h 1000 m vm = 145 km/h Résultat La vitesse moyenne de la voiture est de 145 km/h. CORRECTION 4 points 3 points 2 points 1 point 0 point Démarche appropriée et résultat exact Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur mineure comme un calcul arithmétique erroné, une transcription incorrecte ou une unité de mesure omise ou incorrecte Démarche partiellement appropriée et correcte, par exemple qui présente seulement la vitesse en mètres par seconde (m/s) Ne s’applique pas. Démarche inappropriée ou absente, peu importe le résultat final Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 10 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 2. Exemple d’une démarche appropriée ▪ Données n1 (air) = 1,00 n2 (glace) = 1,31 ▪ Angle d’incidence entre le rayon lumineux et la normale 90° - 30° = 60° ▪ Calcul de l’angle de réfraction dans la glace n1sinθ1 = n2 sin θ 2 1, 00 × sin60° = 1, 31sinθ2 sin60° = sinθ2 1, 31 0, 6611 = sinθ 2 sin -1 (0, 6611) = θ 2 41° = θ 2 Résultat L’angle de réfraction dans la glace est de 41°. CORRECTION 4 points 3 points 2 points 1 point 0 point Démarche appropriée et résultat exact Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur mineure comme un calcul arithmétique erroné ou une transcription incorrecte Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur majeure comme avoir utilisé 30° comme angle d’incidence Ne s’applique pas. Démarche inappropriée ou absente, peu importe le résultat final Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 11 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 3. Exemple d’une démarche appropriée ▪ Données lf = 10,00 mm li = 0,020 mm ▪ Distance (di) entre la lentille et l’image d i = l f + li d i = 10,00 mm + 0,020 mm d i = 10,02 mm ▪ Distance (do) entre l’objet et la lentille 1 1 1 = + l f di do 1 1 1 = − do l f di 1 1 1 = − d o 10,00 mm 10,02 mm 1 = 2 ×10 −4 mm −1 do d o = 5 x103 mm Résultat La lentille produit une image nette quand la voiture se situe à une distance de 5 × 103 mm. Note : Accepter aussi 5 m. CORRECTION 4 points 3 points 2 points 1 point 0 point Démarche appropriée et résultat exact Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur mineure comme un calcul arithmétique erroné, une transcription incorrecte, une unité de mesure omise ou incorrecte ou ne pas avoir tenu compte des chiffres significatifs Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur majeure comme avoir utilisé 2 mm au lieu de 0,020 mm ou ne pas avoir calculé l’inverse multiplicatif de 1/do Démarche partiellement appropriée et correcte comme n’avoir trouvé que la distance entre la lentille et l’image Démarche inappropriée ou absente, peu importe le résultat final NOTE : Dans cet exemple de démarche, le traitement des chiffres significatifs a été effectué à chacune des opérations. Si le traitement des chiffres significatifs a été enseigné à l’élève d’une autre façon, veuillez en tenir compte lors de la correction Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 12 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 4. Exemple d’une démarche appropriée ▪ Données a = -6,86 m/s2 vf = 0 m/s ∆s = 5,0 m masse de la camionnette A = 1,8 × 103 kg ▪ Vitesse initiale de la camionnette A après l’impact vf2 = vi2 + 2aΔs 0 m2/s2 = vi2 + 2 • -6,86 m/s2 • 5,0 m - vi2 = - 68,6 m2/s2 vi = 8,3 m/s ▪ Énergie cinétique à 8,3 m/s Ek = ½ mv2 Ek = ½ • 1,8 × 103 kg • (8,3m/s)2 Ek = 62 001 J = 62 kJ Résultat L’énergie cinétique acquise par la camionnette A après l’impact était de 62 kJ. CORRECTION 4 points 3 points 2 points 1 point 0 point Démarche appropriée et résultat exact Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur mineure comme un calcul arithmétique erroné, une transcription incorrecte ou une unité de mesure omise ou incorrecte Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur majeure comme avoir ajouté 200 kJ à la valeur de l’énergie cinétique Démarche partiellement appropriée et correcte comme n’avoir trouvé que la vitesse initiale de la camionnette après qu’elle a été heurtée Démarche inappropriée ou absente, peu importe le résultat final NOTE : Dans cet exemple de démarche, le traitement des chiffres significatifs a été effectué à chacune des opérations. Si le traitement des chiffres significatifs a été enseigné à l’élève d’une autre façon, veuillez en tenir compte lors de la correction. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 13 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 5. Exemple d’une démarche appropriée ▪ Données masse du camion = 3,5 × 103 kg g = 9,8 m/s2 h = 2,0 m ▪ Affirmation de Mylène Force nécessaire pour hisser le camion Tension dans le câble = Fg • sin θ T = m • g • sin θ T = 3,5 × 10 3 kg • 9,8 m/s 2 • sin θ T = 34 300 N • sin θ Justification On voit que la tension, c’est-à-dire la force requise, varie selon l’angle du plan incliné. Il est vrai que plus l’angle θ est petit, plus la force requise est petite. Mylène a raison. Par exemple, À 30° j’obtiens : T = 34 300 N • sin 30° = 17 150 N À 40° j’obtiens : T = 34 300 N • sin 40° = 22 048 N Affirmation d’Angelo En ce qui concerne le travail, la formule pour le trouver est la suivante : W = F • Δs où je remplace F par T. Je dois trouver Δs. Distance parcourue par le camion sur le plan incliné : h Δs = sin θ 2,0 m Δs = sin θ En remplaçant Δs par 2,0 m/sin θ W (34300 N sin ) 2, 0 m sin W = 6,9 ×10 4 J Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 14 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 3. En ce qui concerne la puissance et le temps, W P= Δt Justification La puissance requise sera d’autant plus grande que l’on veut faire le travail rapidement. Comme le travail est le même dans les deux cas, il serait possible de tirer le camion hors du fossé dans le même temps et avec la même puissance, peu importe l’endroit choisi. CORRECTION 6 points 5 points 4 points 3 points 2 points 1 point 0 point Démarche appropriée, résultat exact et justification adéquate Démarche appropriée et justification adéquate, mais résultat inexact dû à une erreur mineure comme un calcul algébrique erroné, une transcription incorrecte ou une unité de mesure omise ou incorrecte Démarche appropriée, mais justification incomplète Par exemple, un des 4 termes à mobiliser (la force, le travail, la puissance, le temps) n’est pas mentionné. Démarche partiellement appropriée et justification appropriée par rapport aux résultats calculés par l’élève Démarche partiellement appropriée, peu importe la justification Ne s’applique pas. Démarche inappropriée ou absente, peu importe le résultat final Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 15 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 6. Exemple d’une démarche appropriée ▪ Données L’avion doit atteindre une vitesse de 300 km/h pour décoller. L’avion avait la même accélération dans les deux cas. Longueur des pistes Aéroport de Boulange = 3350 m Aéroport d’Ari = 2800 m ▪ Accélération de l’avion selon le graphique Accélération du vol réussi : Le graphique indique 50 m/s après 45 secondes. Δv a= Δt 50 m/s − 0 m/s a= 45 s − 0 s a = 1,1 m/s 2 ▪ Vitesse de l’avion à 2800 m 2 2 vf = vi + 2aΔs 2 2 v f = vi + 2aΔs v f 2 = 0 m/s + 2 •1,1 m/s 2 • 2800 m 2 v f = 6,1 x 103 m 2 /s 2 2 v f = 6,1 x 103 m 2 /s 2 v f = 78 m/s ▪ Conversion de la vitesse 78 m 3600 s 1 km 2,8 x102 km • • = s h 1000 m h Résultat L’avion n’avait pas atteint une vitesse suffisante pour pouvoir décoller, sa vitesse était seulement de 2,8 × 102 km/h au lieu de 300 km/h. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 16 Guide d’administration et de correction 5e secondaire CORRECTION 4 points 3 points 2 points 1 point 0 point Démarche appropriée et résultat exact Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur mineure comme un calcul arithmétique erroné, une transcription incorrecte, une unité de mesure omise ou incorrecte ou ne pas avoir tenu compte des chiffres significatifs Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à des erreurs majeures comme l’application incorrecte d’une formule Démarche partiellement appropriée et correcte comme n’avoir trouvé que l’accélération de l’avion Démarche inappropriée ou absente, peu importe le résultat final NOTE : Dans cet exemple de démarche, le traitement des chiffres significatifs a été effectué à chacune des opérations. Si le traitement des chiffres significatifs a été enseigné à l’élève d’une autre façon, veuillez en tenir compte lors de la correction. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 17 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 7. Exemple d’une démarche appropriée ▪ Données k = 2,17 × 104 N/m l = 15 mm = 1,5 × 10-2 m g = 9,8 N/kg ▪ Calcul de la masse du bagage En déposant le bagage sur la balance, la force gravitationnelle comprime le ressort selon la formule F = kl. mg = kl m= kl g 2,17× 10 4 N/m • 1,5 × 10 -2 m m= 9,8 N/kg m = 33 kg Résultat La masse de ce bagage est de 33 kg. CORRECTION 4 points 3 points 2 points 1 point 0 point Démarche appropriée et résultat exact, avec le bon nombre de chiffres significatifs Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur mineure comme un calcul arithmétique erroné, une transcription incorrecte, une unité de mesure omise ou incorrecte ou ne pas avoir tenu compte des chiffres significatifs Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur majeure Ne s’applique pas. Démarche inappropriée ou absente, peu importe le résultat final NOTE : Dans cet exemple de démarche, le traitement des chiffres significatifs a été effectué à chacune des opérations. Si le traitement des chiffres significatifs a été enseigné à l’élève d’une autre façon, veuillez en tenir compte lors de la correction. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 18 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 8. A) Exemple d’une démarche appropriée Résultat Ff Fg Note : Ne pas pénaliser un élève qui aurait correctement indiqué la force normale. CORRECTION 4 points 3 points 2 points 1 point 0 point Les forces sont bien représentées, tant par leur orientation que par leur proportion relative (Fg > Ff). Les forces sont représentées par leur orientation. Par contre, leur proportion relative n’est pas respectée. Ne s’applique pas. Une seule force est bien représentée sur le schéma. Les forces sont mal indiquées ou ne sont pas représentées. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 19 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 8. B) Exemple d’une démarche appropriée ▪ Données m = 30 kg h = 3,0 m Ef = 800 J ▪ Énergie potentielle E p = mgh E p = 30 kg • 9,8 m/s 2 • 3,0 m E p = 882 J ▪ Énergie cinétique acquise lors de la descente Ek = E p − E f Ek = 882 J − 800 J Ek = 82 J ▪ Vitesse du bagage au bas du plan incliné 1 mv 2 = E k 2 1 • 30 kg • v 2 = 82 J 2 82 J • 2 v2 = 30 kg v = 2,3 m/s Résultat La vitesse du bagage lorsqu’il arrive au bas du plan incliné est de 2,3 m/s. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 19 Guide d’administration et de correction 5e secondaire CORRECTION 4 points 3 points 2 points 1 point 0 point Démarche appropriée et résultat exact Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur mineure comme un calcul arithmétique erroné, une transcription incorrecte ou une unité de mesure omise ou incorrecte Démarche partiellement appropriée et correcte comme avoir calculé l’énergie potentielle et l’énergie cinétique Démarche partiellement appropriée et correcte comme avoir calculé seulement l’énergie potentielle Démarche inappropriée ou absente, peu importe le résultat final Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 20 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 9. Exemple d’une démarche appropriée Calculs Angle du rayon réfracté au point d’entrée n1 sin1 n2 sin2 1,0 sin39 2,4 sin2 2 15 Angle du rayon réfracté au point de sortie n1 sin1 n2 sin2 2,4 sin9 1,0 sin 2 2 22 Angle du rayon réfracté au point d’entrée n1 sin1 n2 sin2 1,0 sin0 2,4 sin 2 2 0 Angle du rayon réfracté au point de sortie n1 sin1 n2 sin 2 2,4 sin16 1,0 sin 2 2 41 Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 21 Guide d’administration et de correction 5e secondaire Résultat Les angles de taille du diamant font en sorte que peu importe l’angle du rayon incident, le rayon réfracté sortira par la face supérieur du diamant. Cela lui procure donc visuellement un grand éclat. CORRECTION 4 points Résultat exact. Les rayons sont bien tracés dans les deux cas et l’explication est adéquate. 3 points Les rayons sont bien tracés mais l’explication est inadéquate. 2 points Certains rayons ne sont pas bien tracés et l’explication est inadéquate. 1 point Ne s’applique pas 0 point Les rayons ne sont pas tracés ou mal tracés et l’explication est absente ou inadéquate. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 22 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 10. Exemple d’une démarche appropriée A) Explication appuyée sur le graphique En lisant les informations sur le graphique, je constate qu’à 10 mètres de l’endroit d’où il est propulsé, le chanteur sera revenu à sa position verticale d’origine. Si on place le trampoline 2,0 mètres plus bas, le chanteur continuera son trajet et passera par-dessus le trampoline. CORRECTION 2 points 1 point 0 point Explication appropriée utilisant les informations du graphique Explication partiellement appropriée Explication inappropriée ou absente B) Explication appuyée sur des calculs mathématiques : ▪ Données Horizontalement ∆s = 10 m et vi = 7,0 m/s Verticalement : vi = 7,0 m/s et g = -9,8 m/s2 ▪ Temps requis pour atteindre 10 m à l’horizontale 1 Δs = v Δt + aΔt 2 i 2 1 10 m = 7,0 m/s • Δt + • 0 m/s 2 • Δt 2 2 1,4 s = Δt ▪ Distance verticale après 1,4 s Δs = vi Δt +½ aΔt 2 Δs = 7, 0 m/s • 1, 4 s +½ • -9, 8 m/s2• (1, 4s )2 Δs = 0, 20 m Résultat Le chanteur ne tombera pas sur le trampoline. À 10 m de sa position horizontale d’origine, le chanteur sera à 0,20 m au-dessus du niveau de la rampe, donc 2,20 m au-dessus du trampoline. Le chanteur va donc tomber plus loin que le trampoline. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 23 Guide d’administration et de correction 5e secondaire CORRECTION 4 points 3 points 2 points 1 point 0 point Démarche appropriée et explication exacte Démarche appropriée, mais explication inexacte due à une erreur mineure comme un calcul arithmétique erroné, une transcription incorrecte ou une unité de mesure omise ou incorrecte Démarche appropriée, mais explication inexacte due à une erreur majeure Démarche partiellement appropriée et correcte Démarche inappropriée ou absente, peu importe le résultat final Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 24 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 11. Exemple d’une démarche appropriée La tension dans les câbles est déterminée par la masse de l’écran géant et l’inclinaison des câbles. ▪ Données Masse de l’écran géant = 750 kg Angle des câbles avec le plafond = 25° ▪ Angle entre les câbles 180° – 25° – 25° = 130° 130° / 2 = 65° par rapport à la verticale. ▪ Poids de l’écran géant F = mg Le poids est réparti sur deux forces égales formant entre elles un angle de 130° ou formant chacune un angle de 65° par rapport à la verticale. F= F= mg 2 • cos65° 750 kg • 9,8 m/s 2 2 • cos 65° F = 8,7 × 10 3 N Résultat Le technicien a raison, la force qui s’appliquera sur les câbles est de 8,7 × 103 N. Les câbles ne pourront pas supporter l’écran géant. Note : Une solution vectorielle est aussi acceptée. CORRECTION 4 points 3 points 2 points 1 point 0 point Démarche appropriée et résultat exact Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur mineure comme un calcul arithmétique erroné, une transcription incorrecte ou une unité de mesure omise ou incorrecte Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur majeure comme avoir utilisé une valeur incorrecte pour l’angle ou ne pas avoir divisé la force par 2 Démarche partiellement appropriée et correcte, par exemple où l’angle d’inclinaison des câbles n’est pas pris en compte Démarche inappropriée ou absente, peu importe le résultat final Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 25 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 12. Exemple d’une démarche appropriée ▪ Données Masse du système d’éclairage : 250 kg g = 9,8 m/s2 ∆s = 25 m ∆t = 30 s La formule pour déterminer la puissance est : W Δt W = F • Δs P= F • Δs Δt m • g • Δs P= Δt P= ▪ Calcul de la puissance 250 kg • 9,8 m/s2 • 25 m P= 30 s P = 2,0 × 10 J/s 3 Résultat La puissance du treuil est de 2,0 × 103 W. Note : Accepter J/s comme unité de mesure. CORRECTION 4 points 3 points 2 points 1 point 0 point Démarche appropriée et résultat exact Démarche appropriée, mais résultat inexact dû à une erreur mineure comme un calcul arithmétique erroné, une transcription incorrecte, une unité de mesure omise ou incorrecte ou ne pas avoir tenu compte des chiffres significatifs Démarche partiellement appropriée comme avoir seulement trouvé le travail Démarche partiellement appropriée comme avoir seulement trouvé le poids Démarche inappropriée ou absente, peu importe le résultat final NOTE : Dans cet exemple de démarche, le traitement des chiffres significatifs a été effectué à chacune des opérations. Si le traitement des chiffres significatifs a été enseigné à l’élève d’une autre façon, veuillez en tenir compte lors de la correction. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 26 Guide d’administration et de correction 5e secondaire 13. Exemple d’une démarche appropriée Étape 1 : Étotale = mgh L’énergie totale se compose de l’énergie potentielle seulement pour une hauteur h. Étape 2 : Étotale = mgh/2 +1/2 mv2 , où v représente la vitesse du corps à une hauteur de h/2. À mi-hauteur, la moitié de l’énergie potentielle a été transformée en énergie cinétique Étape 3 : Étotale = mgh/5 + 1/2 kl2 , où k représente la constante de rappel de l’élastique et l la longueur de son étirement à une hauteur de h/5. Les 4/5 de l’énergie potentielle initiale a servi à étirer l’élastique d’une longueur l. CORRECTION 4 points Formules appropriées et explications exactes pour les trois étapes. 3 points Formules appropriées et explications exactes pour deux des trois étapes. 2 points Formules appropriées et explications exactes pour une des trois étapes. 0 point Formules inappropriées ou absentes et explications erronées ou absentes. Épreuve LLL 2012 inspirée de MELS 2010 Physique 27 Guide d’administration et de correction 5e secondaire