Brevet 2020 Polynésie : la physique-chimie de l'homme volant

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points pour 30 minutes, suit Franky Zapata et son Flyboard Air, une planche propulsée par cinq réacteurs. Le 14 juillet 2019, il vole au-dessus des Champs-Élysées ; le 4 août 2019, il traverse la Manche de la France vers l'Angleterre, avec une escale de ravitaillement. L'épreuve se découpe en trois parties : l'ascension, les réacteurs, puis la traversée.

Première partie : mouvement, force et énergie

Au décollage, le pilote s'élève verticalement et sa vitesse augmente : son mouvement est donc rectiligne et accéléré. On étudie ensuite un segment fléché tracé sur un schéma. Il faut donner sa direction (verticale) et son sens (vers le bas), puis mesurer sa longueur à la règle pour trouver sa valeur avec l'échelle 1 cm pour 400 N : environ 3 cm, soit environ 1 200 N. Comme la force est verticale et dirigée vers le bas, elle représente le poids du pilote et de son équipement, et non la poussée des réacteurs. Enfin, l'énergie potentielle de position augmente pendant l'ascension, parce que l'altitude augmente.

Deuxième partie : une combustion

Les réacteurs brûlent un carburant de formule C10H22 avec le dioxygène. Il faut vérifier que l'équation est ajustée pour le carbone (20 atomes de chaque côté), nommer les deux produits, le dioxyde de carbone et l'eau, puis compléter un diagramme de conversion : le réacteur reçoit de l'énergie chimique et fournit de l'énergie cinétique, avec une perte sous forme d'énergie thermique.

Troisième partie : la traversée de la Manche

On montre d'abord que la vitesse moyenne vaut environ 95 km/h, en divisant 35 km par 22 minutes converties en heures. La dernière question, la plus longue, demande de choisir un sac à dos de carburant. Avec une consommation de 2 kg par kilomètre et une masse volumique de 0,74 kg/L, le premier trajet de 18 km demande environ 48,6 L : seul le sac de 50 L convient, grâce au plein refait à l'escale.

Les pièges à éviter

Ne confonds pas direction et sens d'une force. Ne justifie pas l'énergie potentielle par la vitesse, qui concerne l'énergie cinétique. Ne recopie pas le nombre placé devant une formule chimique : « 20 CO2 » n'est pas une formule. Pour la vitesse, convertis les minutes en heures. Pour le volume, divise la masse par la masse volumique au lieu de la multiplier.

Nos conseils

Écris toujours la longueur que tu mesures sur ta copie, puis le calcul avec l'échelle. Dans la question sur le sac, explique ta démarche avant de calculer : toute démarche, même non aboutie, est valorisée.