Un sujet de physique-chimie sur les météorites

La partie physique-chimie du brevet 2021 de Nouvelle-Calédonie (sujet de remplacement) part d'une météorite découverte en Australie en 1960 : 631 g pour un volume de 90 cm³. Elle compte 25 points et se traite en 30 minutes. Les sept questions s'appuient sur cinq documents : la relation de la masse volumique, un tableau de classement des météorites, le pH de solutions du quotidien, des tests d'identification des ions et la relation de l'énergie cinétique.

Les questions clés

La question 1 demande de montrer que la masse volumique vaut 7,0 g/cm³ : on divise 631 g par 90 cm³ et on trouve environ 7,01 g/cm³. La question 2 exploite le tableau : cette valeur est comprise entre 4 et 7,5 g/cm³, la météorite est donc une sidérite, composée de fer et de nickel (teneur inférieure à 5 %).

Les questions 3 et 4 portent sur la détection du fer. Il faut une solution acide pour réagir avec le fer : seul le vinaigre convient, avec un pH de 2,6, inférieur à 7. On teste ensuite les ions fer (II) avec quelques gouttes de soude : un précipité vert prouve leur présence. La question 5 est un ensemble de cases à cocher sur le poids : c'est une force à distance, son intensité s'exprime en newton, elle se calcule avec P = m × g, et la flèche qui la représente est dirigée vers la Terre.

La question 6 fait calculer l'énergie cinétique d'une météorite de 80 000 kg arrivant à 12,8 km/s. Après conversion en 12 800 m/s, on obtient environ 6,6 × 10¹² J. Enfin, la question 7 fait conclure que cette énergie diminue, car les frottements avec l'air ralentissent la météorite.

Les pièges à éviter

Plusieurs erreurs coûtent des points. À la question 1, convertir en kg et en m³ donne des kg/m³ alors que la valeur attendue est en g/cm³. À la question 3, répondre « le vinaigre » sans citer son pH ni le comparer à 7 reste incomplet. À la question 4, un schéma sans légende ne suffit pas : il faut nommer la soude, la solution testée et la couleur du précipité, sans confondre avec le précipité orange des ions fer (III). À la question 6, laisser la vitesse en km/s donne un résultat un million de fois trop petit, et le carré ne porte que sur la vitesse.

Nos conseils pour réussir

Avant chaque calcul, lis la légende du document pour connaître les unités et convertis si besoin. Pour une question « montrer que », écris la formule, le calcul avec les unités, puis compare au résultat annoncé. Retiens enfin que l'énergie cinétique perdue ne disparaît pas : elle est convertie en énergie thermique, ce qui explique la boule de feu.