Physique
chimie, l'homme volant, Brevet Polyn�sie 2020.
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La c�r�monie du 14 juillet 2019 fut marqu�e par la d�monstration d'un homme volant, debout sur son Flyboard Air.
Le 4 ao�t, il r�ussit la travers�e de la Manche avec une escale de ravitaillement.
Premi�re partie : l'ascension. ( 9 points).
Le Flyboard Air est une planche propuls�e par 5 r�acteurs plac�s sous les pieds du pilote.
1.1. Dans les
toutes premi�res secondes de l'ascension, le pilote s'�l�ve
verticalement et sa vitesse augmente. D�crire le mouvement en utilisant
des termes choisis parmi les suivants : rectiligne, circulaire,
uniforme, acc�l�r�.
Le mouvement est rectiligne et acc�l�r�.
1.2. Pr�ciser la direction et le sens de la force repr�sent�e sur le sch�ma suivant.
Direction : verticale ; sens : vers le bas.
3. D�terminer la valeur de cette force. 1cm correspond � 400 N.
Mesurer la longueur de le fl�che : 3,3 cm.
Donc 3,3 x 400 =1320 N.
4. Pr�ciser si la force repr�sent�e est le poids du pilote et de son �quipement ou la pouss�e des r�acteurs.
Le poids, verticale, vers le bas. Alors que la pouss�e est une force verticale vers le haut, sup�rieure au poids.
5. Indiquer si l'�nergie potentielle de position augmente ou diminue pendant l'ascension du pilote. Justifier.
L'origine de l'�nergie potentielle de position est choisie au sol. L'axe vertical est orient� vers le haut.
L'�nergie potentielle de position augmente avec l'altitude.
Seconde partie : les r�acteurs
(8 points).
La
combustion du carburant �jecte des gaz n�cessaires � la propulsion.
Cette combustion est mod�lis�e par la r�action d'�quation 2 C10H22 + 31 O2 ---> 20 CO2 + 22 H2O.
2.1 Justifier que l'�quation est bien ajust�e au niveau du carbone c.
Parmi les r�actifs, on compte 20 C ; parmi les produits, on d�compte 20 C.
2.2. Nommer les deux produits.
CO2 : dioxyde de carbone et H2O : eau.
2.3. Donner la formule chimique du carburant : C10H22 .
2.4. Attribuer aux num�ros 1 et 2 les diff�rentes formes d'�nergie, parmi nucl�aire, cin�tique, lumineuse, chimique.
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Partie 3 : la travers�e de la Manche. ( 8 points).
Dur�e de la travers�e : t = 22 min.
Distance parcourue D = 35 km.
Distance parcourue pour atteindre le ravitaillement : d = 18 km.
Consommation en carburant : 2 kg / km.
Masse volumique du carburant : r = 0,74 kg / L.
3.1 Montrer que la vitesse moyenne est de 95 km /h durant la travers�e.
22 min = 22 / 60 ~0,367 heure.
Vitesse moyenne = distance / temps = 35 / 0,367 ~ 95 km / h.
3.2. La r�serve de carburant est contenue dans le sac � dos du pilote. Trois mod�le de sacs sont disponibles : 10 L, 30 L et 50 L.
Justifier quel mod�le de sac convient pour la travers�e.
Premi�re �tape, la plus longue : d = 18 km.
Masse de carburant n�cessaire : 18 *2 = 36 kg.
Volume de carburant : masse / masse volumique = 36 / 0,74 ~48,6 L.
Le sac de contenance 50 L convient.
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