Oui
Mouvement dans un champ de pesanteur
Sujet Bac Corrigé - Jeu de billes et gravité - Métropole Septembre Secours 2025 - Ex 2 - Corrigé (Physique-chimie)
1 septembre 2025
Terminale spécialité
Peut-on mesurer l'intensité de la pesanteur avec une simple bille et un plan incliné ? Cet exercice de 5 points t'y entraîne pas à pas.
- Masse volumique et identification du matériau
- Courbes d'énergie cinétique, potentielle et mécanique
- Programme Python à analyser et compléter
- Conservation de l'énergie et modélisation
- Comparaison à la valeur de référence avec l'incertitude-type
Sujet officiel et corrigé détaillé en PDF, gratuits, avec les méthodes et les pièges à éviter.
✅ Correction
🫣
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Mécanique et énergie : une bille qui roule sur un plan incliné
Ce deuxième exercice, sur 5 points, compte pour environ 53 min de l'épreuve. Il part d'un jeu de billes pour mesurer l'intensité de la pesanteur à partir d'une vidéo exploitée avec un programme Python. On y travaille la masse volumique, les énergies cinétique, potentielle et mécanique, la conservation de l'énergie, la modélisation affine et la comparaison d'un résultat à une valeur de référence.
Identifier le matériau de la bille (Q1)
Le calcul de la masse volumique demande deux conversions : la masse en kilogramme et le volume en mètre cube, sachant que 1 cm3 vaut 10-6 m3. On obtient 7,95 × 103 kg·m-3, très proche de la valeur de l'acier. Le résultat se donne avec trois chiffres significatifs, comme les données.
Lire les courbes d'énergie (Q2 et Q3)
Deux indices suffisent pour attribuer les courbes : la bille part sans vitesse, donc l'énergie cinétique est nulle à l'instant initial puis augmente ; l'altitude diminue, donc l'énergie potentielle de pesanteur décroît. La troisième courbe, somme des deux autres, est l'énergie mécanique. Elle reste pratiquement constante, autour de 0,014 J. Le verbe « commenter » attend une interprétation : l'énergie mécanique se conserve, les frottements sont négligeables. Une simple description ne rapporte qu'une partie des points.
Le programme Python (Q4 et Q5)
La vitesse au point d'indice i est calculée à partir des positions i-1 et i+1. Au premier point, il manque la position précédente ; au dernier, la position suivante : l'énergie cinétique ne peut pas y être calculée. Pour compléter le code, il faut reprendre exactement les noms de variables du programme et écrire l'énergie potentielle avec z[i], puis l'énergie mécanique comme somme des deux énergies.
De la conservation de l'énergie à la mesure de g (Q6 à Q8)
La démonstration de l'expression de la vitesse suit trois étapes : énergie mécanique initiale, énergie mécanique à l'instant t, égalité des deux. Le piège consiste à utiliser l'expression habituelle de l'énergie cinétique, alors que l'énoncé fournit 7/10 m v², qui tient compte de la rotation de la bille. Le carré de la vitesse est alors proportionnel à la hauteur de chute : la modélisation par une droite passant par l'origine est cohérente, à condition de bien mentionner le passage par l'origine. Par identification, g = 7k/10, soit 10,17 m·s-2 pour la première expérience. Inverser le rapport conduirait à une valeur impossible à la surface de la Terre.
Discuter l'accord avec la référence (Q9)
La moyenne des huit valeurs vaut 9,98 m·s-2. Le quotient de l'écart à la valeur de référence par l'incertitude-type donne 1,5, inférieur à 2 : la mesure est compatible avec 9,81 m·s-2. L'énoncé annonce sept reproductions mais le tableau en contient huit ; on travaille avec les huit valeurs. La conclusion doit porter sur la méthode : elle convient pour estimer g, à condition de répéter l'expérience, car les valeurs individuelles sont dispersées.
Conseils pour réussir
Contrôlez systématiquement l'ordre de grandeur de vos résultats, rédigez les démonstrations étape par étape et utilisez toujours l'expression fournie par l'énoncé plutôt qu'une formule apprise par réflexe.