Brevet 2024 Polynésie septembre : l'épreuve de sciences

L'épreuve de sciences du brevet dure 1 heure et est notée sur 50 points. Elle réunit deux disciplines parmi la physique-chimie, les SVT et la technologie, et le candidat les traite sur la même copie. Pour la session de septembre 2024 en Polynésie, ce document rassemble la page de garde officielle de l'épreuve et la partie de physique-chimie, consacrée aux sous-marins de loisir. Cette partie est notée sur 25 points et se traite en 30 minutes environ. Elle constitue un excellent entraînement pour le jour de l'examen, car elle balaie plusieurs chapitres du programme de 3e en un seul sujet : mouvements, forces, masse volumique, transformations chimiques et énergie électrique.

Le fil conducteur est simple et concret. Un petit sous-marin électrique permet d'explorer les fonds marins. Le sujet étudie successivement sa mise à l'eau depuis l'arrière d'un bateau, le système qui recycle l'air respiré par les occupants, puis le choix des batteries nécessaires pour explorer une épave. Chaque partie s'appuie sur des données fournies dans l'énoncé : il n'y a rien à apprendre par cœur en dehors des notions du cours.

La physique-chimie : les sous-marins de loisir

La partie de physique-chimie compte neuf questions réparties en trois parties de longueurs différentes. Les questions sont courtes et progressives : on commence par du vocabulaire, on termine par des calculs justifiés.

Partie A : la mise à l'eau (11 points)

Le sous-marin est suspendu au câble d'une grue et descend verticalement à vitesse constante. La première question demande de décrire ce mouvement avec deux mots d'une liste : la trajectoire est une droite, le mouvement est rectiligne ; la vitesse reste la même, il est uniforme. La réponse attendue est donc « rectiligne uniforme ».

Le sujet s'intéresse ensuite aux deux actions qui s'exercent sur le sous-marin. Le câble le touche : c'est une action de contact. La Terre l'attire sans le toucher : c'est une action à distance, modélisée par le poids. Pour décrire les forces, il faut donner leur direction et leur sens. Les deux forces sont verticales ; celle du câble est orientée vers le haut, le poids vers le bas.

La dernière question de cette partie est la plus riche. Pour plonger, le sous-marin doit avoir une masse volumique supérieure à celle de l'eau de mer. Avec des ballasts remplis, sa masse est de 8 350 kg pour un volume de 7,5 m³. Le calcul donne une masse volumique d'environ 1 113 kg/m³, supérieure à 1 025 kg/m³ : le sous-marin peut descendre. Comme il s'agit d'une question « montrer que », la comparaison et la phrase de conclusion font partie de la réponse.

Partie B : le recyclage de l'air (9 points)

Dans un espace clos, le dioxyde de carbone rejeté par les occupants doit être éliminé. Le sujet donne l'équation de la transformation chimique utilisée. On commence par nommer le produit de formule H₂O : c'est l'eau. Puis on lit la formule CaO₂H₂ à l'aide de l'extrait de classification périodique : elle contient un atome de calcium, deux atomes d'oxygène et deux atomes d'hydrogène.

Il faut ensuite montrer que le système élimine bien le CO₂. Dans l'équation, il est écrit à gauche de la flèche : c'est un réactif, il est consommé, et il ne figure pas parmi les produits. La dernière question utilise la conservation de la masse : 5,0 g de CaO₂H₂ réagissent et l'on récupère 6,8 g de CaCO₃ et 1,2 g d'eau. La masse de CO₂ éliminée vaut donc 8,0 g − 5,0 g = 3,0 g.

Partie C : le choix des batteries (5 points)

Le moteur du sous-marin a une puissance de 8 kW et l'exploration doit durer au moins 3 heures. Les batteries ne doivent pas dépasser 200 kg. On calcule d'abord l'énergie nécessaire avec la relation E = P × t : 8 kW × 3 h = 24 kWh. On teste ensuite chaque batterie du tableau. Les batteries A (15 kWh) et B (20 kWh) ne stockent pas assez d'énergie. La batterie C stocke 25 kWh et pèse 150 kg : c'est la seule qui respecte les deux conditions.

Les pièges de cette partie

Plusieurs erreurs reviennent souvent sur ce type de sujet. La première consiste à confondre direction et sens d'une force : le sous-marin descend, mais le câble le tire vers le haut, car le sens d'une force n'est pas forcément celui du mouvement. La deuxième est de lire « Ca » comme deux atomes, alors qu'une majuscule suivie d'une minuscule désigne un seul élément, le calcium. La troisième est d'oublier la justification : à la question 8, « en justifiant » impose de citer la loi de conservation de la masse avant de poser le calcul. Enfin, dans les questions de calcul, chaque résultat doit porter son unité.

Gérer son temps sur l'épreuve d'une heure

Le jour du brevet, l'heure de sciences se partage entre deux disciplines, soit environ 30 minutes pour chacune. Pour cette partie de physique-chimie, une répartition raisonnable consiste à consacrer une douzaine de minutes à la partie A, une dizaine de minutes à la partie B et quelques minutes à la partie C, en gardant un peu de temps pour relire. Les questions de vocabulaire (mouvement, types d'actions, nom de l'eau) se traitent vite : ne t'y attarde pas et garde du temps pour les calculs de masse volumique, de masse de CO₂ et d'énergie.

Commence par lire tout le sujet pour repérer les données utiles, puis réponds dans l'ordre. Si une question te bloque, passe à la suivante : les trois parties sont indépendantes. Pour chaque calcul, applique la même démarche : annonce ce que tu calcules, écris la formule, remplace par les valeurs avec les unités, puis conclus par une phrase qui répond à la question posée.

Conclusion

Ce sujet de septembre 2024 est un bon point de départ pour réviser la physique-chimie de 3e : il combine le mouvement et les forces, la masse volumique, la lecture d'une formule chimique, la conservation de la masse et le lien entre puissance, énergie et durée. Fais-le d'abord en conditions réelles, en 30 minutes, puis compare tes réponses au corrigé détaillé. Pour chaque question, il présente la rédaction attendue sur la copie, ainsi que les méthodes à retenir et les pièges à éviter.