Correction du Devoir surveillé n°5 Exercice 1 Réponses à choix multiples (10 points) Énoncé Pour décrire le plus simplement possible le mouvement du centre de la Lune, il faut utiliser : Un système qui parcourt 200 km en 2h30 min possède : Quand dit-on qu'un mouvement est circulaire uniforme ? A B C un référentiel terrestre. un référentiel géocentrique. un référentiel héliocentrique . une vitesse moyenne inférieure à 100 km/h lorsque la trajectoire est une ligne droite. une vitesse moyenne supérieure à 100 km/h une vitesse instantanée constante. lorsque la trajectoire est un cercle. lorsque la vitesse est constante. lorsque la vitesse n'est pas constante. est soumis à une seule force. est soumis à plusieurs forces qui se compensent. est soumis à plusieurs forces qui ne se compensent pas. est soumis à plusieurs forces qui se compensent. est soumis à plusieurs forces qui ne se compensent pas. peu importe le référentiel, le mouvement sera toujours le même. une vitesse moyenne égale à 100 km/h /1 /1 /1 Le personnage suivant : n'est soumis à aucune force. /1 Dans cette question, on néglige les frottements dus à l'air. Le personnage suivant : Si deux forces se compensent : n'est soumis à aucune force. est soumis à une force qui se compense. elles ont la même direction. elles ont le même sens. Si dans un référentiel terrestre, les forces qui s'exercent sur un corps se compensent : ce corps peut être au repos. Une voiture roule en ligne droite à vitesse constante dans le référentiel terrestre. Le conducteur freine brutalement. Le passager n'a pas de ceinture. Avant le freinage, le poids du passager et la réaction du siège sur le passager se compensent. ce corps peut être en mouvement. Avant le freinage, le poids du passager et la réaction du siège sur le passager ne se compensent pas. elles ont la même norme (valeur). ce corps est forcément au repos. Au moment du freinage, le passager poursuit son mouvement rectiligne uniforme et percute le pare-brise. elles ont des sens contraires. ce corps est forcément en mouvement. Au moment du freinage, la vitesse du passager augmente et il percute le pare-brise. /1 /1 /1 /1 La chronophotographie ci-dessous correspond à : Les systèmes suivants sont soumis à plusieurs forces. Sélectionner dans la liste les systèmes dont les forces ne se compensent pas : Un mouvement rectiligne uniforme. Un mouvement circulaire. Un mouvement pour lequel les forces qui s'exercent sur le mobile se compensent. un hélicoptère immobile dans le ciel. une fusée dans sa phase d'accélération. un train à vitesse constante sur une voie rectiligne. Un mouvement pour lequel les forces qui s'exercent sur le mobile ne se compensent pas. une pierre lâchée d'en haut d'un pont. /1 /1 * Exercice 2 Florent Manaudou à un bras du record du monde en grand bassin (10 points) S’APPROPRIER 1. Florent Manaudou et/ou Ciélo serait recordman du monde de 50 mètres nage libre si les performances réalisées avec des combinaisons en polyuréthane avaient été annulées des tables de record. ème 2. L’affichage C, au 100 de seconde, correspond aux durées homologuées par la FINA. Cette précision ne permet pas de départager Cielo et Manaudou qui ont tous les deux réalisé une course mesurée en 21,32 s. / 0,5 / 0,5 ANALYSER 3. L’analyse du document 1 montre un gain de 0,4 seconde environ en combinaison en polyuréthane par rapport au maillot en textile. L’analyse du document 2 montre un gain de temps dans chaque section de course lorsqu’une combinaison est portée. /1 REALISER 4. La vitesse moyenne se calcule grâce à la formule : Ici la distance parcourue entre les 15 et 25 m est 10m. On relève dans le tableau du document 2 (pour Manaudou) une durée de parcours de 4,45s. Par suite, v = 10 m / 4,45 s = 2,25 m/s soit 2,25 × 3,6 = 8,09 km/h 5. Manaudou a réalisé 17 cycles de bras en 21,32 s La fréquence des cycles de bras de Florent Manaudou lors de cette course est donc : –1 –1 17 / 21,32 = 0,80 cycle.s soit 0,80 ×60 = 48 cycles.min / 1,5 / 1,5 ANALYSER 6. On peut lire dans le document 2 que le nageur doit faire en sorte «que sa vitesse reste constante ». D’après le principe d’inertie, les forces s’exerçant sur le nageur doivent se compenser : → intensité de poussée d’Archimède = intensité du poids → intensité de propulsion = intensité de frottement. /1 S’APPROPRIER – ANALYSER - COMMUNIQUER 7. Compétence Évaluation – Notation Élément de réponse ou Critères de réussite Évaluation des compétences A : Les critères choisis apparaissent dans leur totalité. B : Les critères choisis apparaissent partiellement. C : Les critères choisis apparaissent de manière insuffisante. D : Les critères choisis ne sont pas présents. S’APPROPRIER Rechercher et extraire les informations utiles ANALYSER Formuler des hypothèses COMMUNIQUER Rédiger un paragraphe argumenté Niveaux de maîtrise A B C D Il faut extraire les deux informations suivantes : • « il faut miser sur une meilleure endurance et un plus grand relâchement dans l'effort » (doc 2) • La tendance donnée par la figure 2 est que la durée de course diminue lorsque la fréquence des cycles de bras diminue • La diminution de la fréquence est conseillée • L’augmentation de l’amplitude est conseillée • Le lien avec l’augmentation de l’intensité de la force de propulsion et la diminution de la force de frottements est effectué. /4 La rédaction fait apparaître une maîtrise satisfaisante des compétences langagières de base et du vocabulaire scientifique. Notation globale de la production : - Majorité de A 3 ou 4 - Majorité de B 2 ou 3 - Majorité de C 1 ou 2 - Majorité de D 0 ou 1 /4 Exemple de réponse à la tâche complexe : Afin de battre le record du monde, Florent, tu dois grandement améliorer tes performances sur 25-50 m en misant sur une meilleure endurance. Cet objectif est accessible en minimisant ton effort : - D’une part en faisant moins de mouvement c’est-à-dire en diminuant la fréquence des cycles de bras. Il suffit de s’intéresser aux performances passées (figure 2) pour se rendre compte que l’amélioration des performances mondiales tend vers une diminution de la fréquence des cycles de bras. Pour réaliser moins de cycles, tu devras augmenter la distance parcourue à chaque cycle (amplitude), il faut donc continuer à accroître la puissance de tes bras pour qu’à chaque mouvement la force de propulsion soit la plus grande possible. - D’autre part en minimisant les frottements que tu dois compenser à chaque mouvement par une force de propulsion équivalente. Premièrement, en abaissant le nombre de mouvements tu réduiras les perturbations de l’eau qui te freinent, ensuite, en adoptant une position plus aérodynamique ces perturbations seront également réduites. Le record du monde est à ta portée ! BILAN DE COMPETENCES A Connaître S’approprier Analyser Réaliser Valider Communiquer B C D