Voici le corrigé du sujet de brevet de sciences physiques sur l’énergie et la puissance, avec le barème de chaque question sur 25 points. Compare tes réponses, repère les justifications oubliées et refais chaque calcul sans regarder la solution.
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Le corrigé détaillé du sujet de brevet avec le barème
Correction de l’exercice 1 : économiser l’électricité (8 points)1. La lampe à LED a une puissance de 9 W. L’énergie est le produit de la puissance par la durée : E = P × t. Pour obtenir E en kWh, on exprime P en kilowatts (kW) et t en heures (h). (2 pt)
2. P = 1 500 W = 1,5 kW ; t = 4 × 30 = 120 h. E = 1,5 × 120 = 180 kWh. Coût : 180 × 0,25 = 45 €. (2,5 pt)
3. Durée annuelle : t = 3 × 365 = 1 095 h. Halogène : E = 0,050 × 1 095 = 54,75 kWh. LED : E = 0,009 × 1 095 = 9,855 kWh (environ 9,9 kWh). (2 pt)
4. Économie : 54,75 − 9,855 = 44,9 kWh par an (44,895 kWh). En euros : 44,895 × 0,25 = 11,2 € par an. (1,5 pt)
1. Ec = ½ × m × v2, avec Ec en joules (J), m en kilogrammes (kg) et v en mètres par seconde (m/s). (1,5 pt)
2. v = 90 ÷ 3,6 = 25 m/s. Ec = ½ × 1 200 × 252 = 600 × 625 = 375 000 J = 375 kJ. Sur le graphique, à 25 m/s, la courbe donne bien environ 375 kJ. (2 pt)
3. Ec = 135 kJ pour v = 15 m/s. En km/h : 15 × 3,6 = 54 km/h. (1,5 pt)
4. À 10 m/s : Ec = 60 kJ ; à 20 m/s : Ec = 240 kJ. 240 ÷ 60 = 4. Quand la vitesse est multipliée par 2, l’énergie cinétique est multipliée par 4 (elle dépend de v2). (1,5 pt)
5. Ec = ½ × 80 × 6,02 = 40 × 36 = 1 440 J. (1,5 pt)
1. Epp = m × g × h = 40 × 10 × 2,5 = 1 000 J. (1,5 pt)
2. L’enfant part sans vitesse : Ec = 0 J en A. L’énergie mécanique (1 000 J) se conserve ; en C, Epp = 0 J (h = 0) donc Ec = 1 000 J en C. (1,5 pt)
3. En B : h = 1,25 m, Epp = 40 × 10 × 1,25 = 500 J. L’énergie mécanique reste 1 000 J : Ec = 1 000 − 500 = 500 J. (1,5 pt)
4. Ec = ½ m v2 donc v2 = 2 × Ec ÷ m = 2 × 1 000 ÷ 40 = 50 et v = √50 ≈ 7,1 m/s. (2 pt)
5. Ec = ½ × 40 × 5,02 = 20 × 25 = 500 J. Énergie non convertie : 1 000 − 500 = 500 J. (1,5 pt)
6. Elle a été transférée sous forme d’énergie thermique (chaleur) : le toboggan et les vêtements s’échauffent à cause des frottements, et l’air est légèrement chauffé. L’énergie ne disparaît pas : elle se conserve mais passe d’une forme à une autre, ici vers l’environnement où elle n’est plus récupérable. (1 pt)
Barème et conseils
| Exercice | Thème | Points |
|---|---|---|
| 1 | Puissance, énergie électrique et coût | 8 |
| 2 | Énergie cinétique | 8 |
| 3 | Conservation de l’énergie | 9 |
| Total | 25 |
Attention aux conversions : W en kW, minutes en heures, km/h en m/s avant de calculer Ec. Dans un exercice de conservation de l’énergie, dresse un petit bilan écrit pour chaque point du trajet (Epp, Ec et somme) : cela évite les erreurs et rapporte des points.