Brevet 2023 Amérique du Nord : la physique-chimie sur la piste du 400 m

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points et prévue pour 30 minutes, se déroule dans un stade d'athlétisme. Le 400 m olympique sert de fil conducteur : une piste avec deux virages et deux lignes droites, des lignes de départ décalées, un starter et des haut-parleurs placés derrière chaque coureur. Les six questions portent sur la vitesse, la description d'un mouvement, la lecture d'un graphique et la propagation du son.

Questions 1 à 3 : mesurer une durée et calculer une vitesse

La première question demande simplement l'appareil qui mesure la durée d'une course : le chronomètre. Il faut ensuite choisir la bonne relation parmi trois propositions, v = d / t, et préciser que d est la distance parcourue et t la durée du parcours. Un bon réflexe consiste à regarder l'unité : des mètres divisés par des secondes donnent des m/s. La question 3 applique cette relation à la championne olympique, qui parcourt 400 m en 48,36 s : sa vitesse moyenne est d'environ 8,27 m/s. Le piège est d'oublier l'unité ou de donner le résultat sans écrire la formule.

Question 4 : décrire un mouvement avec deux adjectifs

Décrire un mouvement, c'est donner deux informations : la forme de la trajectoire et l'évolution de la vitesse. Le début de l'énoncé indique que la course se termine par une ligne droite de 100 m : le mouvement est rectiligne. Le graphique montre que la vitesse moyenne baisse entre l'intervalle « 300 à 350 » et l'intervalle « 350 à 400 », pour les trois niveaux d'athlètes : le mouvement est ralenti. Chaque adjectif doit être justifié par un document.

Questions 5 et 6 : pourquoi des haut-parleurs ?

Dans le tableau des temps de la finale, il faut calculer l'écart entre chaque athlète et la suivante, sans s'arrêter au premier petit écart trouvé. Le plus petit écart, 0,10 s, sépare Candice McLeod et Jodie Williams. La dernière question, la plus lourde avec 11 points, utilise ce résultat. Avec t = d / v et une vitesse du son de 340 m/s, le son met environ 0,015 s pour atteindre le coureur n° 1 et environ 0,132 s pour le coureur n° 8. Le retard d'environ 0,12 s est plus grand que l'écart de 0,10 s entre deux athlètes à l'arrivée : sans haut-parleurs, le départ ne serait pas équitable.

Conseils pour réussir

Rédige chaque calcul en quatre temps : la relation, l'application numérique, le résultat avec son unité, puis une phrase de conclusion. Pour la question 6, la comparaison avec la question 5 est attendue : calculer les deux durées ne suffit pas.