Le sujet de sciences du brevet Métropole septembre 2024

L'épreuve de sciences du brevet de septembre 2024 en Métropole, série générale, dure 1 heure et est notée sur 50 points. Elle réunit deux disciplines traitées sur la même copie : la physique-chimie (25 points) et la technologie (25 points), avec une durée conseillée de 30 minutes pour chacune. Deux annexes de technologie sont à rendre avec la copie. La calculatrice est autorisée. Ce sujet complet permet de s'entraîner dans les conditions réelles de l'examen, puis de vérifier chaque réponse grâce au corrigé détaillé.

Physique-chimie : le télescope spatial James Webb

Le sujet s'appuie sur le télescope James Webb, lancé le 25 décembre 2021, qui tourne autour du Soleil en restant aligné avec le Soleil et la Terre, à 1,5 million de kilomètres de notre planète.

Mouvement et modèles moléculaires

La question 1 demande de caractériser un mouvement circulaire uniforme : une trajectoire en cercle et une vitesse de valeur constante. Il faut ensuite choisir le schéma correct. Seul le schéma n°1 garde le Soleil, la Terre et le télescope alignés à chaque date. La question 2 commence par la formule du dioxyde de carbone, CO₂, puis fait reconnaître trois molécules de l'atmosphère d'une exoplanète : le monoxyde de carbone (modèle n°2), l'eau (modèle n°3) et le sulfure d'hydrogène (modèle n°5). Le modèle n°4 représente le méthane, absent de cette atmosphère. La couleur des petits atomes permet de distinguer l'oxygène de l'hydrogène.

Distances, masse volumique et gravitation

La question 3 fait convertir 92 ua en 13 800 millions de kilomètres, puis comparer avec Neptune, la planète la plus lointaine du système solaire, à 4 500 millions de kilomètres : le système observé est environ 3 fois plus étendu. On explique ensuite, sans calcul, que la planète a presque le même volume que Jupiter mais une masse environ 7 fois plus grande, donc une masse volumique bien plus grande. La question 4 porte sur la force gravitationnelle : on place la masse de la Terre, celle du télescope et la distance Terre-télescope dans l'application numérique, sans utiliser les données du Soleil. Enfin, on explique que le Soleil attire davantage le télescope malgré une distance environ cent fois plus grande : sa masse, environ 330 000 fois celle de la Terre, l'emporte sur l'effet de la distance au carré.

Technologie : une douche économe en eau

La seconde partie présente une douche qui peut fonctionner en cycle ouvert ou en cycle fermé. En cycle fermé, l'eau est récupérée dans un réservoir, filtrée, stérilisée par UV, maintenue en température puis réutilisée.

Enjeu, fonctions et calcul du gain

La question 1 attend l'enjeu de la préservation de la ressource en eau, appuyé sur un chiffre : les douches représentent 39 % des utilisations domestiques de l'eau. La question 2 fait compléter un tableau de fonctions et de solutions techniques : filtre et stérilisateur UV pour nettoyer et désinfecter l'eau, chauffe-eau, vanne d'évacuation, puis les fonctions de la pompe, du réservoir et du boitier de commande. La question 3 compare deux scénarios : 90 L pour 6 minutes en cycle ouvert, 20 L pour 1 minute en cycle ouvert suivie de 5 minutes en cycle fermé. Le gain d'environ 78 % confirme l'économie de 70 % à 90 % annoncée. Le piège est de compter les 5 L du cycle fermé comme un débit.

Choix de la pompe et programmation

La question 4 impose de lire un graphique pression-débit : à 15 L/min, seule la pompe 2 fournit exactement 4 bars. La question 5 fait compléter un programme par blocs à partir du document 5, avec sept blocs à replacer : pompe, arrêter, cycle fermé, démarrer, chauffe-eau, ouvrir et haut. Le capteur de niveau donne l'information, et le programme commande la vanne d'alimentation en eau.

Gérer son temps sur 1 heure

Consacre environ 30 minutes à chaque discipline et commence par lire l'ensemble du sujet pour repérer les annexes à compléter. En physique-chimie, les questions 1 et 2 se traitent vite si l'on applique une méthode précise : vérifier l'alignement avec une règle, compter les atomes avec la légende. Garde du temps pour les justifications des questions 3 et 4. En technologie, les questions 2, 4 et 5 se répondent directement sur les annexes : remplis-les au fur et à mesure et barre chaque bloc utilisé. Avant de rendre ta copie, vérifie les unités de chaque résultat et la présence des deux annexes.

Conclusion

Ce sujet de septembre 2024 couvre un large éventail du programme de 3e : mouvement, molécules, masse volumique et gravitation en physique-chimie, analyse fonctionnelle, lecture de graphique et programmation en technologie. Les deux parties demandent les mêmes réflexes : lire attentivement les documents, citer une donnée précise pour justifier et rédiger des phrases complètes. Traite-le en temps limité, puis compare tes réponses au corrigé détaillé pour repérer les pièges et retenir les méthodes.