La fête foraine - Sciences Physiques ac-orleans-tours - Académie d ...

| [pic] |La fête foraine |
DESCRIPTIF DU SUJET |Objectif |Proposer un exercice évalué par compétences. |
|Niveau concerné |1ère S - thème 2 (« Comprendre »). |
|Compétences |Energie d'un point matériel en mouvement dans un champ de |
|exigibles au |pesanteur uniforme : énergie cinétique, énergie potentielle de |
|B.O. |pesanteur, conservation ou non de l'énergie mécanique. |
| |Frottements ; transferts thermiques, dissipation d'énergie. |
|Compétences |Cette épreuve permet d'évaluer les compétences de la démarche |
|évaluées et |scientifique : |
|coefficients | |
|respectifs |Connaître (RCO) ; coefficient 2 |
| |Analyser (ANA) ; coefficient 4 |
| |Réaliser (REA) ; coefficient 3 |
| |Valider (VAL) ; coefficient 1 |
|Mise en ?uvre |Cet exercice est une évaluation sommative sur 8 points mais il |
| |peut être proposé en évaluation formative dans le cadre de |
| |l'accompagnement personnalisé par exemple. |
|Remarques | |
|Auteur |Stéphanie BRUGNONE - Lycée Fulbert - Chartres (28) |
ÉNONCÉ
Ex n°1 : La fête foraine
(sur 8 pts)
Un jeu de fête foraine permet d'évaluer sa « force » en mesurant la vitesse
d'un objet de masse m quand ce dernier frappe une cible située en haut
d'une pente comme schématisé ci-dessous : La personne qui se teste pousse un chariot de masse [pic] sur une longueur
OA et le lâche en A à une vitesse notée[pic]. Le chariot aborde alors une pente AB pour venir, éventuellement, frapper la
cible située à une altitude h. Le jeu indique : . « NUL » si le chariot ne frappe pas la cible. . « FORT » si le chariot frappe la cible. . « TRES FORT » s'il la frappe avec une vitesse supérieure ou égale à
[pic] On négligera les frottements. On prendra comme origine des altitudes[pic]. 1. Donner l'expression de l'énergie cinétique du chariot se déplaçant à une
vitesse v. Vous préciserez les unités des grandeurs utilisées. RCO 2. Donner l'expression de l'énergie potentielle du chariot à une altitude
z. Vous préciserez les unités des grandeurs utilisées. RCO 3. Pourquoi l'énergie mécanique est-elle conservée lors de ce mouvement ?
ANA 4. Montrer que l'altitude maximale z que peut atteindre un chariot en
l'absence de la cible a pour expression :[pic]. ANA 5. Jules tente sa chance et envoie son chariot avec une vitesse[pic]. a) Calculer la hauteur maximale que peut atteindre le chariot de Jules en
l'absence de cible. REA b) Atteint-il la cible (notée C) située à une altitude [pic] du sol ? VAL c) Quelle est l'indication du jeu suite au lancer de Jules ? Justifier.
ANA, REA et VAL Données : Intensité de la pesanteur : [pic] REPÈRES POUR L'ÉVALUATION Correction :
| |[pic] [pic] en Joules (J) ; [pic] en kilogramme (kg) ; [pic] en [pic] |
| |[pic] [pic] en Joules (J) ; [pic] en kilogramme (kg) ; [pic] en [pic] |
| |Lors de ce mouvement, l'énergie mécanique se conserve car les frottements |
| |sont négligeables. |
| |Au point A : [pic] car l'énergie potentielle est nulle. |
| |Au point d'altitude z : [pic] car l'énergie cinétique y est nulle. |
| |La conservation de l'énergie mécanique permet d'écrire : |
| |[pic] |
| |[pic] |
| |[pic] |
| |Calcul : [pic] |
| |Le chariot de Jules peut atteindre 4,1 m. La cible étant à 2,5 m de hauteur, |
| |le chariot de Jules va atteindre la cible. |
| |Cherchons la vitesse du chariot à la hauteur [pic] : |
| |Au point C : [pic] |
| |La conservation de l'énergie mécanique permet d'écrire : |
| |[pic] |
| |[pic] |
| |[pic] |
| |Calcul :[pic] |
| |Le jeu indique donc « TRES FORT ». |
Tableau de compétences :
|Compétences évaluées |Poids |Critère de réussite correspondant au |A |
| | |niveau A | |
Si les indicateurs apparaissent dans leur totalité, le niveau obtenu est le
niveau A. S'ils apparaissent partiellement, c'est le niveau B qui est
obtenu. S'ils apparaissent de manière insuffisante, le niveau obtenu est le
niveau C. S'ils ne sont pas présents, c'est niveau est D.
Obtention « automatisée » de la note :
On utilisera la feuille de notation au format tableur qui permettra
d'obtenir une note (soit arrondie à l'entier le plus proche soit au demi-
entier) à partir du tableau de compétences complété. |Exercice évalué par compétences noté sur : |8 |points |
| | |Nom | | | |
| | |A |B |C |D |Notes par domaines |
|Note max |30 | | | | | |
|Note brute | |22 | |
|Note sur |20 |14,67 | |
|Note sur |8 |5,87 | |
|Note arrondie au | |6,0 | |
|point | | | |
|Note arrondie au 1/2 | |6,0 | |
|point | | | | -----------------------
Cible à atteindre C O Sens du mouvement A B