Brevet 2019 Amérique du Nord : la physique d'un saut en parachute record

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points pour 30 minutes, s'appuie sur le saut réalisé en 2012 par Felix Baumgartner depuis un ballon sonde, à 39 km d'altitude, bien plus haut qu'un saut habituel depuis un avion, vers 3 à 4 km. Deux documents servent de support : un graphique de la vitesse en fonction du temps de chute, dont les valeurs de vitesse ont été volontairement effacées, et un relevé des altitudes successives du parachutiste toutes les 10 secondes.

Question 1 : lire un graphique de vitesse

Il faut choisir entre trois descriptions du mouvement. Sur le document 1, les points montent de 0 s à 50 s : la vitesse augmente, le mouvement est accéléré. Ils descendent ensuite jusqu'à 120 s : la vitesse diminue, le mouvement est ralenti. La bonne réponse est donc la proposition a. Le piège classique consiste à confondre vitesse et altitude : des points qui descendent ne veulent pas dire que le parachutiste remonte, il tombe toujours, mais moins vite.

Question 2 : exploiter les positions successives

Sans calcul, on observe le document 2. La durée entre deux positions est toujours la même, 10 s. De 0 s à 60 s, les positions s'écartent : la distance parcourue pendant la même durée augmente, donc la vitesse aussi. De 60 s à 80 s, elles se resserrent : la vitesse diminue. Pour avoir tous les points, il faut bien préciser que les durées sont égales, sinon l'écartement des positions ne permet rien de conclure.

Question 3 : actions de contact et actions à distance

Le poids est l'action de la Terre, qui attire le parachutiste sans le toucher : c'est une action à distance. Les frottements sont exercés par l'air, qui est en contact avec lui : c'est une action de contact. La méthode est simple : chercher qui exerce l'action, puis se demander s'il touche l'objet.

Question 4 : calculer une vitesse maximale

C'est la question la plus lourde, sur 11 points. On repère sur le document 1 que la vitesse est maximale à 50 s, puis on calcule la vitesse moyenne juste avant et juste après avec v = d / t. Entre 40 s et 50 s, l'altitude passe de 31,4 km à 27,8 km : le parachutiste parcourt 3 600 m en 10 s, soit 360 m/s. Entre 50 s et 60 s, il parcourt 3 700 m, soit 370 m/s. La vitesse maximale est donc proche de 370 m/s.

Conseils pour réussir

Le principal piège porte sur les unités : les altitudes sont en kilomètres et les vitesses proposées en m/s. Sans conversion, on obtient 0,37 km/s, qui ne ressemble à aucune proposition. Écrivez toujours la formule, l'application numérique avec ses unités et une phrase de conclusion. Sur les questions de lecture de documents, citez les dates lues sur les axes : c'est ce qui rend la justification complète.