Brevet 2024 Polynésie : la physique-chimie autour d'une bouée de balisage

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points, se déroule en mer. Une bouée signale un danger aux marins grâce à un son et à une lumière. Les dix questions parcourent une grande partie du programme de 3e : signaux sonores et lumineux, vitesse, forces, constitution de la matière, pH et masse volumique.

Les signaux : son et lumière

Les deux premières questions demandent d'utiliser le document 1. Un son de 85 Hz est compris entre 20 Hz et 200 Hz : c'est un son grave. Un signal de 25 000 Hz dépasse 20 000 Hz : c'est un ultrason, que l'oreille humaine ne perçoit pas, donc il ne peut pas avertir les marins. Le piège est de comparer 25 000 à 20 sans convertir les kHz en Hz. Pour la lumière, il faut retenir que, dans l'air, elle se propage en ligne droite, de la source vers l'œil : c'est le schéma D. Enfin, comme la lumière arrive presque instantanément, le son met environ 2 s pour parcourir la distance : d = v × t = 330 × 2 = 660 m.

Poids et masse de la bouée

Représenter le poids de 12 000 N à l'échelle 1 cm pour 2 000 N donne une flèche de 6 cm, verticale, vers le bas, partant du centre du triangle. Il faut citer les quatre caractéristiques d'une force. Pour le bateau-grue, on calcule la masse avec P = m × g : m = 12 000 ÷ 10 = 1 200 kg, inférieure à 1 500 kg. Le piège classique consiste à comparer directement des newtons et des kilogrammes.

La chimie de l'eau de mer

La molécule H₂O contient 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène. Avec un pH compris entre 7,5 et 8,2, l'eau de mer est basique, car son pH est supérieur à 7. L'ion Na⁺ garde son noyau (11 protons, 12 neutrons) mais a perdu un électron : il en a 10. Ne retire jamais un proton pour former un ion.

La question finale sur la masse volumique

La dernière question est la plus longue. La masse volumique de la bouée vaut environ 261 kg/m³, et l'eau doit avoir une masse volumique au moins 4 fois plus grande, soit environ 1 043 kg/m³. Seule la Mer Morte (1 240 kg/m³) convient. Attention à la Mer Rouge (1 035 kg/m³), très proche du seuil mais en dessous.

Nos conseils

Écris toujours la formule avant le calcul, garde les unités jusqu'au résultat et termine par une phrase de conclusion. Pour un choix dans un tableau, calcule d'abord la valeur seuil, puis compare chaque ligne une par une.