Brevet 2024 Asie : les taxis volants des Jeux de Paris

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points pour 30 minutes, part d'un projet présenté pour les Jeux olympiques et paralympiques de Paris 2024 : des taxis volants électriques, entre le drone et l'hélicoptère, capables d'emmener un pilote et un passager entre plusieurs vertiports. Les neuf questions vont de la structure de l'atome de carbone jusqu'à un raisonnement sur l'autonomie des batteries.

Questions 1 à 3 : l'atome de carbone

La structure de l'appareil est en fibre de carbone, ce qui amène l'extrait de classification périodique. Le symbole du carbone est C. Le numéro atomique Z = 6 donne le nombre de protons : 6. Le nombre de nucléons vaut A = 12, donc le noyau contient 12 - 6 = 6 neutrons. Le piège classique consiste à confondre les deux nombres de la case : celui du haut compte les nucléons, pas les protons. Pour justifier, il suffit d'écrire la soustraction.

Questions 4 à 7 : actions mécaniques et poids

Le taxi posé au sol subit deux actions : celle de la Terre, à distance, modélisée par le poids, et celle du sol, de contact, modélisée par la réaction du sol. La bonne relation est P = m × g, avec m en kilogramme et g en newton par kilogramme. Pour le taxi avec son pilote, il faut d'abord additionner les masses : 75 + 700 = 775 kg, puis calculer P = 775 × 9,8 = 7 595 N. Oublier la masse du pilote fait perdre des points. Avec l'échelle 1 cm pour 1 000 N, le poids est représenté par un segment fléché vertical, vers le bas, partant du centre du taxi, d'environ 7,6 cm.

Questions 8 et 9 : énergie et autonomie

Dans le diagramme du moteur, l'énergie reçue est électrique, l'énergie utile est cinétique et potentielle, et les pertes sont thermiques. La dernière question demande de montrer que les batteries doivent être changées après chaque trajet aller entre Saint-Cyr-l'École et Issy-les-Moulineaux. On calcule la durée du trajet avec t = d / v : 16 / 100 = 0,16 h, soit 9,6 minutes. Un aller-retour durerait 19,2 minutes, plus que les 19 minutes d'autonomie. Attention : 0,16 h ne vaut pas 16 minutes, il faut multiplier par 60.

Conseils pour cette partie

Les questions sont courtes mais demandent de la rigueur : unités écrites à chaque résultat, masse totale avant le calcul du poids, conversion des heures en minutes avant de comparer. Termine toujours par une phrase de conclusion qui répond à la question posée.