Un sujet de physique-chimie sur le saut à la perche

La partie physique-chimie du brevet 2020 Asie suit un perchiste pendant les cinq phases de son saut : la course, la flexion de la perche, sa détente, le franchissement de la barre puis la descente vers le tapis de réception. Elle compte 25 points et se traite en 30 minutes. Tout le sujet tourne autour de l'énergie : énergie cinétique, énergie potentielle de position et énergie potentielle élastique stockée par la perche.

Les questions clés

La question 1 (9 points) demande d'abord de reconnaître la bonne expression de l'énergie cinétique, E_C = ½ × m × v², parmi quatre propositions, puis d'indiquer les unités : le joule pour l'énergie, le kilogramme pour la masse, le mètre par seconde pour la vitesse. Le calcul porte ensuite sur un perchiste de 80 kg qui atteint 10 m/s en fin de course : on trouve 4 000 J.

La question 2 porte sur la phase 5, la descente : l'altitude diminue, donc l'énergie potentielle de position diminue, tandis que la vitesse augmente, donc l'énergie cinétique augmente. La question 3 fait compléter un texte : la perche stocke l'énergie élastique pendant sa flexion (phase 2) et la restitue pendant sa détente (phase 3).

La question 4 (7 points) s'appuie sur un tableau comparant trois champions, Renaud Lavillenie, Sergueï Bubka et Steven Hooker. Il faut d'abord retenir que plus l'indice de flexion est petit, plus la perche est rigide : c'est donc Bubka, avec un indice de 10,6, qui a choisi la perche la plus rigide. Il faut ensuite comparer les choix des trois athlètes en croisant masse, vitesse et indice de flexion.

Les pièges à éviter

Dans la formule, seule la vitesse est au carré : 10² = 100, puis ½ × 80 × 100. Les joules ne s'obtiennent qu'avec une masse en kilogramme et une vitesse en mètre par seconde. À la question 4.1, on ne choisit pas le plus grand indice : Lavillenie, avec 13,8, a au contraire la perche la plus souple. À la question 4.2, regarder seulement la masse ne suffit pas : Hooker est le plus lourd mais aussi le moins rapide, ce qui explique une perche un peu plus souple que celle de Bubka.

Nos conseils

Pour chaque calcul, écris la formule, remplace les lettres par les valeurs dans les bonnes unités et termine par le résultat avec son unité. Quand on te demande de justifier une variation d'énergie, cite la grandeur dont elle dépend (altitude ou vitesse) et dis comment elle évolue. Pour une comparaison argumentée, rappelle la règle donnée dans le texte puis appuie chaque conclusion sur les valeurs du tableau. Le corrigé détaillé reprend chaque question avec la réponse attendue sur la copie, les pièges et les méthodes.