Préparation au Brevet 2024
Préparation au Brevet - Physique-Chimie 3e
Exercice 1 : Caractériser le mouvement d’un athlète
Un athlète démarre une épreuve de natation.
Chronophotographie d’une partie du déplacement d’un nageur. Une chronophotographie est une succession de clichés pris à intervalles de temps égaux.
Le sens de la flèche indique le sens du mouvement.
Qualifier le mouvement de l’athlète en choisissant un ou plusieurs termes parmi les suivants :
Exercice 2 : Brevet 2021 (Métropole, série professionnelle) - Aquariophilie
Pour le bien-être des poissons élevés en aquarium, deux paramètres sont importants : l’oxygénation de l’eau et son pH.
Partie 1 - Choisir la pompe à air
Pour permettre l’oxygénation de l’eau et assurer la survie des poissons, on utilise une pompe à air.
Lors d’une expérience, on mesure les caractéristiques électriques d’une pompe à air.
On obtient les résultats suivants, en utilisant les symboles classiques : U = \( 9\:\text{V} \) et I =
\( 0\mbox{,}22\:\text{A} \).
On donnera un résultat suivi de l'unité qui convient.
On donnera un résultat arrondi au dixième et suivi de l'unité qui convient.
Voici quelques recommandations concernant le choix de la pompe à air en fonction du volume de l’aquarium.
| Volume de l’aquarium | < 50 L | Entre 50 et 100 L | Entre 101 et 200 L | > 200 L |
|---|---|---|---|---|
| Puissance de la pompe | 1 W | 1,5 W | 3 W | 4 W |
4. D'après le document ci-dessus, la pompe à air étudiée est-elle adaptée à un aquarium de volume \( 168\:\text{L} \) ?
Partie 2 - Le contrôle du pH de l’eau
Le pH de l’eau d’un aquarium est un indicateur très important à surveiller.
5. Sélectionner le ou les dispositifs permettant d’estimer la valeur du pH de l’eau.Le pH de l’eau de l'aquarium est de \( 6\mbox{,}5 \).
6. Que peut-on dire de l’eau de l’aquarium ?Selon l’espèce de poisson, les recommandations de pH ne sont pas les mêmes.
| Espèces | Guppy | Molly | Néon bleu | Platys | Ramirezi |
|---|---|---|---|---|---|
| pH de l'eau recommandé | 6 à 7,5 | 7 à 8 | 5 à 6,5 | 7 à 8 | 5 à 7 |
Exercice 3 : Brevet 2022 (Polynésie française) - La plongée sous marine
Partie 1 - Des bouteilles d'air comprimé pour respirer
1. Quels sont les deux constituants majoritaires de l'air ?
2. Laquelle des réactions suivantes représente correctement cette transformation ?
3. Déterminer la masse \( m \) de dioxyde de carbone produite lors de la combustion de \( 29,4g \) de glucose.
On donnera la réponse suivie de l'unité qui convient.Partie 2 - La détection des lieux de plongée
Pour connaître la profondeur d’un océan, on peut utiliser un SONAR. Cet appareil émet un signal sonore de fréquence \( 40 kHz \) et il mesure la durée entre l’émission et la réception de ce signal. Un plongeur débutant a pour projet d’explorer les fonds sous-marins à un endroit donné. À l’aide d’un SONAR, il mesure la durée t d’un aller-retour. Il obtient \( t = 0,02s \).- - Vitesse des ultrasons dans l’eau \( v = 1500 m/s \)
- - Vitesse des ultrasons dans l’air \( v = 300 m/s \)
4. Déterminer la profondeur de l'océan à l'endroit mesuré.
On donnera la réponse suivie de l'unité qui convient.Partie 3 - Les paliers de décompression
Les plongeurs portent des plaquettes de plomb à leur ceinture qui leur permettent de stopper leur remontée à des profondeurs particulières appelées paliers de décompression.Un plongeur immergé est soumis à deux forces :
- - le poids du plongeur et de son équipement : force verticale, dirigée vers le bas
- - la poussée d’Archimède exercée par l’eau sur le plongeur : force verticale, dirigée vers le haut.
5. À l’aide du graphique précédent, déterminer la valeur de la poussée d’Archimède subie par un plongeur de volume total (avec sa bouteille) est égale à \( 120L \).
On donnera la réponse suivie de l'unité qui convient.- - Masse du plongeur avec sa bouteille : \( m1 = 116kg \)
- - Masse d’une plaquette de plomb : \( m2 = 1kg \)
- - Intensité de la pesanteur : \( g = 10 N/kg \)
6. Déterminer le nombre de plaquettes de plomb que doit porter le plongeur de la question précédente au cours d’un palier de décompression.
Exercice 4 : Brevet 2023 (Métropole) - Question 3
Mise en évidence expérimentale de la dilatation thermique de l’eau
De l’eau, initialement placée à une température de \(14°C\), est mise dans un ballon surmonté d’un bouchon, d’un thermomètre et d’un tube en verre. Le niveau de l’eau dans le tube est indiqué sur le schéma ci-dessous.
Le dispositif est placé sur une balance pendant plusieurs heures, dans une pièce à la température de \(23°C\). La masse de l’ensemble reste constante.
Graphique de l’évolution de la masse volumique de l’eau en fonction de la température
1. Indiquer à l’aide du graphique, la valeur de la masse volumique de l’eau à la température initiale de \(14°C\).
On donnera la réponse avec l’unité.2. Indiquer à l’aide du graphique, la valeur de la masse volumique de l’eau à la température finale de \(23°C\).
On donnera la réponse avec l’unité.3. Donner l’expression de la masse volumique \(\rho\) en fonction de la masse \(m\) et du volume \(V\).
$4. Compléter les deux phrases suivantes :
5. Que peut-on en déduire sur le volume d’eau \(V\) ?
6. Que peut-on en déduire sur le niveau de l’eau dans le tube de l’expérience lorsque la température de l’eau augmente ?
Exercice 5 : Choix du matériau le plus léger, calcul de masse et lecture graphique
Un cycliste souhaite utiliser le vélo le plus léger possible parmi deux modèles à sa disposition.
L’un est en aluminium et l’autre en fibre de carbone.
Les dimensions des deux modèles sont strictement identiques.
Les volumes des tubes constituant les cadres sont les mêmes. Seuls les matériaux utilisés pour les cadres
diffèrent.
- - Masse volumique de l'aluminium : \( 2,7\:kg / dm^{3} \)
- - Masse volumique de la fibre de carbone : \( 1,8\times 10^{6} \: g / m^{3} \)
On donnera un résultat arrondi à \( 0,1 \: kg \), suivi de l'unité qui convient.
La pression des pneus est une donnée importante pour augmenter les performances.
Le graphe ci-dessous donne la pression des pneus recommandée en fonction du poids du cycliste.
- - pour l’intensité de la pesanteur sur Terre, on prendra : \( g_{T} = 10 \: N/kg \)
On donnera la réponse suivie de l'unité qui convient.
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