ENVIRONNEMENT DE RECETTE

Préparation au Brevet - 3e

Préparation au Brevet 2024

Exercice 1 : 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.

Schema de la dilatation thermique de l’eau

Le dispositif est placé sur une balance pendant plusieurs heures, dans une pièce à la température de \(25°C\). La masse de l’ensemble reste constante.


Graphique de l’évolution de la masse volumique de l’eau en fonction de la température

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 \(25°C\).

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 :

La masse de l’eau lorsque la température de l’eau augmente.
La masse volumique de l’eau lorsque la température de l’eau augmente.

Essais restants : 2

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 2 : Brevet 2021 (Centres étrangers) - Épreuves d’un triathlon

Le triathlon est une discipline sportive réunissant trois épreuves : la natation, le cyclisme et la course à pied.

Épreuve de natation

Les concurrents démarrent le triathlon par 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.

1. Qualifier le mouvement de l’athlète en choisissant un ou plusieurs qualificatifs parmi les suivants :

Épreuve de cyclisme

À la sortie de l’eau, les concurrents récupèrent leur vélo.
Une athlète souhaite utiliser le vélo le plus léger possible parmi deux modèles à sa disposition.
L’un est en fibre de carbone et l’autre en acier.
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.

Données
  • - Masse volumique de la fibre de carbone : \( 1,8\times 10^{3} \: kg / m^{3} \)
  • - Masse volumique de l'acier : \( 7,8\:kg / dm^{3} \)
2. Quel est le modèle choisi par l'athlète ?
3. Déterminer la masse du cadre du vélo choisi sachant que son volume est de \( 910\:cm^{3} \).
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.


Données
  • - pour l’intensité de la pesanteur sur Terre, on prendra : \( g_{T} = 10 \: N/kg\)
4. Déterminer la valeur de la pression à appliquer aux pneus du vélo d’une cycliste dont la masse est de \( 55 \: kg\).
On donnera la réponse suivie de l'unité qui convient.

Épreuve de course à pied

Les concurrents terminent le triathlon par une épreuve de course à pied.
Des verres de boisson énergisante à base de glucose sont proposés aux sportifs aux points de ravitaillement.

5. Une molécule de glucose a pour formule chimique \( C_{6}H_{12}O_{6} \). Compléter le tableau suivant décrivant la composition de la molécule de glucose.

Donnée : le tableau périodique des éléments.
{"data": [["Carbone", "Azote", "Oxyg\u00e8ne", "Hydrog\u00e8ne"], ["?", "?", "?", "?"]], "header_left": ["Nom de l'atome", "Quantit\u00e9 composant la mol\u00e9cule de glucose"]}
6. Laquelle des réactions suivantes représente correctement la transformation chimique entre le glucose et le dioxygène ?

L’énergie chimique est convertie en énergie cinétique et en énergie thermique.

7. Indiquer par quoi il faut remplacer les lettres A, B et C dans le diagramme suivant :

A : Énergie
B : Énergie
C : Énergie

Essais restants : 2

Pour couvrir ses besoins énergétiques, l’athlète consomme une boisson énergétique.
Durant une heure de course à pied, la dépense énergétique moyenne de l’athlète est d’environ \( 49 \: kJ \) par \( kg \) de masse corporelle.

Une athlète de \( 55 \: kg \) court pendant \( 23 \: min \).

8. Déterminer le nombre de verres de boisson énergisante nécessaires pour couvrir la dépense énergétique sachant qu’un verre de boisson énergisante apporte une énergie d’environ \( 180 \: kJ \) à l’athlète.
On considère que l'athlète boit entièrement chacun des verres, et on donnera le résultat sous forme entière sans préciser l'unité.

Exercice 3 : Étude du glucose et consommation énergétique

Lors d'un marathon, des verres de boisson énergisante à base de glucose sont proposés aux coureurs aux points de ravitaillement.

Une molécule de glucose a pour formule chimique \( C_{6}H_{12}O_{6} \). Compléter le tableau suivant décrivant la composition de la molécule de glucose.

Donnée : le tableau périodique des éléments.
{"data": [["Oxyg\u00e8ne", "Azote", "Hydrog\u00e8ne", "Carbone"], ["?", "?", "?", "?"]], "header_left": ["Nom de l'atome", "Quantit\u00e9 composant la mol\u00e9cule de glucose"]}
Laquelle des réactions suivantes représente correctement la transformation chimique entre le glucose et le dioxygène ?

L’énergie chimique est convertie en énergie cinétique et en énergie thermique.

Indiquer par quoi il faut remplacer les lettres A, B et C dans le diagramme suivant :

A : Énergie
B : Énergie
C : Énergie

Essais restants : 2

Pour couvrir ses besoins énergétiques, l’athlète consomme une boisson énergétique.
Durant une heure de course à pied, la dépense énergétique moyenne de l’athlète est d’environ \( 29 \: kJ \) par \( kg \) de masse corporelle.

Une athlète de \( 65 \: kg \) court pendant \( 47 \: min \).

Déterminer le nombre de verres de boisson énergisante nécessaires pour couvrir la dépense énergétique sachant qu’un verre de boisson énergisante apporte une énergie d’environ \( 392 \: kJ \) à l’athlète.

On considère que l'athlète boit entièrement chacun des verres, et on donnera le résultat sous forme entière sans préciser l'unité.

Exercice 4 : 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 acier.
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.

Données
  • - Masse volumique de l'aluminium : \( 2,7\times 10^{6} \: g / m^{3} \)
  • - Masse volumique de l'acier : \( 7,8\:g / cm^{3} \)
Quel est le modèle choisi par le cycliste ?
Déterminer la masse du cadre du vélo choisi sachant que son volume est de \( 487\:cm^{3} \).
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.


Données
  • - pour l’intensité de la pesanteur sur Terre, on prendra : \( g_{T} = 10 \: N/kg \)
Déterminer la valeur de la pression à appliquer aux pneus du vélo d’un cycliste dont la masse est de \( 65 \: kg \).
On donnera la réponse suivie de l'unité qui convient.

Exercice 5 : Caractériser le mouvement d’un athlète

Une athlète arrive à la fin de sa course à pieds.


Chronophotographie d’une partie du déplacement d’une coureuse. 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 :

Revenir au choix du niveau
False