Brevet 2018 Centres étrangers groupe 2 : le gyropode en physique-chimie

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points pour 30 minutes, s'intéresse au gyropode, un véhicule électrique monoplace formé d'une plateforme à deux roues et d'un manche de conduite. Le fil conducteur est simple : comment ce véhicule avance, d'où vient son énergie et quelle distance il peut parcourir sans recharge. Trois parties s'enchaînent : le mouvement, la batterie, puis l'autonomie.

Partie 1 : le mouvement du gyropode

Le document est une chronophotographie : des photos prises à intervalles de temps identiques. Les écarts entre deux positions successives de la poignée sont toujours les mêmes, donc la poignée parcourt des distances égales pendant des durées égales : sa vitesse est constante. Comme les positions sont alignées, le mouvement est rectiligne et uniforme. Le piège est de donner les deux bons mots sans les justifier : chaque terme doit être relié à une observation de la chronophotographie.

Partie 2 : la batterie

Dans la classification périodique, la case numéro 3 est celle du lithium, de symbole Li, avec une majuscule puis une minuscule. Pour choisir le modèle d'atome, deux vérifications suffisent : les protons sont dans le noyau, et il y a autant d'électrons que de protons, puisque l'atome est électriquement neutre. Seul le modèle 3 convient. Le diagramme d'énergie se complète ensuite avec l'énergie chimique reçue par la batterie, l'énergie électrique fournie au moteur et l'énergie thermique dissipée.

Partie 3 : l'autonomie du gyropode

Il faut d'abord lire sur le graphique la puissance du moteur à 12 km/h, environ 110 W. La relation E = P × t donne alors la durée : 680 Wh divisés par 110 W font environ 6,2 h, soit environ 6 heures. Aucune conversion n'est nécessaire, car l'énergie est en wattheures et la puissance en watts. Avec d = v × t, on obtient environ 72 km. À 24 km/h, la puissance lue est d'environ 280 W : la batterie ne dure qu'environ 2,4 h et la distance tombe à environ 58 km, donc moins qu'à 12 km/h.

Les pièges et nos conseils

Le piège principal de la dernière question est de penser que rouler deux fois plus vite revient à parcourir la même distance en deux fois moins de temps. En réalité, la puissance est multipliée par plus de 2, donc la durée est divisée par plus de 2 et la distance diminue. Pour réussir ce sujet, prends le temps de repérer la valeur d'un carreau avant chaque lecture graphique, écris toujours la formule avant le calcul, et dans une question « montrer que », donne le résultat non arrondi avant de le comparer à la valeur annoncée.