BREVET BLANC
Session 2022 PHYSIQUE- CHIMIE
25 points
Dès que le sujet vous est remis, assurez-vous qu’il soit complet
Ce sujet comporte 3 pages numérotées de la page 1 / 3 à la page 3 / 3.
L’usage de tout modèle de calculatrice avec ou sans mode examen est autorisé.
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LA TROTTINETTE ELECTRIQUE
La trottinette électrique est un moyen de déplacement de plus en plus utilisé dans nos sociétés.
Pratique, légère et économique, elle est silencieuse et ne produit aucun gaz à effet de serre lors de son utilisation.
1- Le mouvement de la trottinette (7 points)
L’illustration ci-dessous représente les positions successives d’un point du guidon de la trottinette avec laquelle se déplace une conductrice. Les enregistrements ont été réalisés toutes les 400 ms.
Question 1 : Justifier que la valeur de la vitesse du guidon augmente.
Question 2 : Caractériser le mouvement du guidon de la trottinette, en choisissant deux termes parmi les suivants : Circulaire / rectiligne / uniforme / ralenti / accéléré.
Justifier le choix de chacun des deux termes.
2- La batterie de la trottinette (10 points)
Le moteur de la trottinette est alimenté par une batterie comportant un métal et un oxyde métallique.
L’atome d’oxygène de numéro atomique Z = 8 est présent dans l’oxyde métallique.
Document 1 : extrait du tableau périodique des éléments
Document 2 : Un modèle de l’atome d’oxygène
Question 3 : Légender le document 2 en affectant à chaque numéro un nom parmi les propositions suivantes : noyau, électrons, proton, neutron.
Question 4 : L’atome métallique utilisé dans la batterie de la trottinette possède le numéro atomique Z=3.
Lors du fonctionnement de la batterie, le métal et l’oxyde métallique se transforment et produisent un courant électrique qui alimente le moteur.
Question 5 : Nommer les formes d’énergie ① et ② du diagramme de conversion d’énergie ci- contre, en choisissant parmi les termes suivants :
cinétique / chimique / thermique / électrique
Question 6 : Nommer la forme d’énergie correspondant à l’énergie dissipée.
3- Un trajet en trottinette (8 points)
Chaque jour de la semaine, la citadine utilise sa trottinette électrique pour se rendre sur son lieu de travail.
Question 7 : Montrer que la vitesse moyenne de la citadine est de l’ordre de 12 km/h.
Question 8:
8a : Rappeler la relation donnant l’énergie cinétique d’un objet en fonction de sa masse m et de sa vitesse v.
8b : Lors de son trajet, la citadine active le mode d’économie d’énergie qui limite sa vitesse à 15km/h. Calculer l’énergie cinétique de l’ensemble citadine -trottinette lancé à la vitesse maximale.
Quelques données :
Distance parcourue :2,25 km
Durée du parcours : 11 min
Masse de la citadine : 62 kg
Masse de la trottinette : 14 kg
BREVET BLANC
Session2022
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TECHNOLOGIE
25 points
Présentation :
La trottinette était d'abord un jouet
d'enfant, composé d'une planche (portée par deux ou trois roues) sur laquelle on pose son pied, l'autre jambe étant utilisée pour se propulser. La trottinette se
différencie du skateboard par le nombre de roues, la présence d'un guidon qui permet de diriger la roue avant, et la position de face que l'on y adopte. Les récents progrès en motorisation électrique aux niveaux des batteries électro-chimiques
plus légères, des moteurs à rendement amélioré, de l'électronique de commande permettent actuellement de motoriser la trottinette pour en faire une aide efficace à la marche du piéton, réduisant notablement sa fatigue sur une longue distance lorsque l'état du sol le permet, c'est-à-dire faible déclivité et bon entretien du revêtement des trottoirs.
Fonctionnement :
Fonction guidage : L’utilisateur tourne le guidon relié à la potence et la roue avant.
Fonction freinage :
L'utilisateur tire la poignée de frein. La poignée tire sur un câble métallique qui passe dans une gaine noire. Le câble tire à son tour sur la commande du frein qui va alors serrer l'axe de la roue.
La trottinette va ralentir puis s'arrêter.
Fonction motorisation : L'utilisateur tourne la
manette d'accélération. La manette, en tournant donne l'ordre au moteur d'accélérer. Le moteur fait tourner une courroie crantée qui entraîne la roue arrière. La roue arrière, en frottant sur le sol, fait avancer la trottinette et l'utilisateur.
Fonction Alimentation électrique : On branche un adaptateur secteur dans une prise prévu à cet effet. Une fois que les batteries ont stockées assez d’énergie, l'utilisateur doit mettre le contacteur (ON/OFF) en position ON.
Fonction pliage : Afin de pouvoir ranger facilement la trottinette, les concepteurs ont imaginé un système de pliage.
L’utilisateur peut ainsi plier la potence, et démonter la selle.
Fonction parking : Lorsque l’utilisateur n’utilise plus la
trottinette, il a la possibilité de garer la trottinette à l’aide d’une béquille escamotable.
Schéma de principe :
Informations légales :
Les trottinettes devant rouler sur le route, les utilisateurs doivent respecter le code de la route.
DOCUMENT REPONSE
N° de candidat :_______________
Question 1 (6 points) : Compléter la décomposition fonctionnelle de la trottinette :
FONCTION Objets Fonction Elément(s) de
D’USAGE Techniques Technique l’objet concerné(s)
Question 2 (7 points) :
En utilisant le schéma de principe et les repères, classer les phases (numéroter) dans le tableau ci-dessous afin de décrire le principe de fonctionnement de la trottinette.
Freiner Avancer
Guider
Question 3 (6 points) : En utilisant les documents suivants, compléter l’algorithme du feu de croisement.
Question 4 (6 points) :
Avant la fermeture d’un portail coulissant, une lampe clignote pendant dix secondes pour alerter le pilote de la trottinette.
Complèter, à l’aide des blocs d’instrucions donnés, le programme pour qu’il simule le clignotement d’une lampe pendant 10 secondes et affiche le temps:
Lampe éteinte
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TECHNOLOGIE
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Présentation :
La trottinette était d'abord un jouet
d'enfant, composé d'une planche (portée par deux ou trois roues) sur laquelle on pose son pied, l'autre jambe étant utilisée pour se propulser. La trottinette se
différencie du skateboard par le nombre de roues, la présence d'un guidon qui permet de diriger la roue avant, et la position de face que l'on y adopte. Les récents progrès en motorisation électrique aux niveaux des batteries électro-chimiques
plus légères, des moteurs à rendement amélioré, de l'électronique de commande permettent actuellement de motoriser la trottinette pour en faire une aide efficace à la marche du piéton, réduisant notablement sa fatigue sur une longue distance lorsque l'état du sol le permet, c'est-à-dire faible déclivité et bon entretien du revêtement des trottoirs.
Fonctionnement :
Fonction guidage : L’utilisateur tourne le guidon relié à la potence et la roue avant.
Fonction freinage :
L'utilisateur tire la poignée de frein. La poignée tire sur un câble métallique qui passe dans une gaine noire. Le câble tire à son
Fonction motorisation : L'utilisateur tourne la
manette d'accélération. La manette, en tournant donne l'ordre au moteur d'accélérer. Le moteur fait tourner une courroie crantée qui entraîne la roue arrière. La roue arrière, en frottant sur le sol, fait avancer la trottinette et l'utilisateur.
Fonction Alimentation électrique : On branche un adaptateur secteur dans une prise prévu à cet effet. Une fois que les batteries ont stockées assez d’énergie, l'utilisateur doit mettre le contacteur (ON/OFF) en position ON.
Fonction pliage : Afin de pouvoir ranger facilement la trottinette, les concepteurs ont imaginé un système de pliage.
L’utilisateur peut ainsi plier la potence, et démonter la selle.
Fonction parking : Lorsque l’utilisateur n’utilise plus la
trottinette, il a la possibilité de garer la trottinette à l’aide d’une béquille escamotable.
Schéma de principe :
Informations légales :
Les trottinettes devant rouler sur le route, les utilisateurs doivent respecter le code de la route.
DOCUMENT REPONSE
N° de candidat :_______________
Question 1 (6 points) : Compléter la décomposition fonctionnelle de la trottinette :
FONCTION Objets Fonction Elément(s) de
D’USAGE Techniques Technique l’objet concerné(s)
Question 2 (7 points) :
En utilisant le schéma de principe et les repères, classer les phases (numéroter) dans le tableau ci-dessous afin de décrire le principe de fonctionnement de la trottinette.
Freiner Avancer
Guider
Question 3 (6 points) : En utilisant les documents suivants, compléter l’algorithme du feu de croisement.
Question 4 (6 points) :
Avant la fermeture d’un portail coulissant, une lampe clignote pendant dix secondes pour alerter le pilote de la trottinette.
Complèter, à l’aide des blocs d’instrucions donnés, le programme pour qu’il simule le clignotement d’une lampe pendant 10 secondes et affiche le temps:
Lampe allumée
Lampe éteinte
