Collège CHARLET - REMIREMONT Epreuve commune 2007/2008 N d anonymat : SCIENCES PHYSIQUES Classe de 4 ème Durée : 1 heure Calculatrice autorisée ΟΛΥΜΠΙΚΟΑ ΣΥΜΒΟΛΟΑ (Symboles olympiques) Première partie :La flamme olympique I. L allumage : Captés au centre d un récipient appelé skaphia,l ancêtre du miroir parabolique concave utilisé aujourd hui pour l allumage de la flamme olympique, les rayons provoquent une chaleur intense qui permet l obtention d une flamme. 1. Quel est le rôle du miroir parabolique dans l obtention de la flamme? Concentrer les rayons du soleil en un point. 2. Le miroir parabolique joue le même rôle qu une lentille : a. Nomme les deux catégories de lentilles :Lentilles divergentes et lentilles convergentes. b. Quel type de lentille peut être assimilé à notre miroir?justifie. Il s agit d une lentille convergente car seul ce type de lentille permet aux rayons lumineux de se croiser en un point après la lentille. c. Sur le schéma ci - dessous résumant la situation : Complète le symbole de la lentille Trace les rayons lumineux après le passage de la lentille E O F Comment appelle t on la distance OF? distance focale f Sur le schéma ci dessus indique par la lettre E la position de l extrémité du flambeau olympique pour que la flamme naisse. Explique ton choix. Le point E coïncide avec le foyer F car l énergie lumineuse se concentre en ce point. 1
Comment juste en touchant la lentille aurait on pu connaître la nature de cette lentille?le centre d une lentille convergente est plus épais que les bords. Celui d une lentille divergente est plus fin. Explique la façon dont apparaîtra un texte s il est observé à travers ce type de lentille?une lentille convergente augmente la taille des caractères. Elle joue le rôle d une loupe. II. La cérémonie de l allumage : Lors de la cérémonie d allumage de la flamme olympique des jeux de Pékin 2008 organisée à Olympie devant le temple d Héra le 24 mars dernier voici la vision de la cérémonie vue par 2 prêtresses situées à proximité l une de l autre. Prêtresse A Prêtresse B 1. En observant les deux photos compare la vision de près et de loin de ces deux prêtresses La prêtresse A voit net de près et flou de loin alors que la prêtresse B voit net de loin et de près. 2. Quelle prêtresse présente un trouble de la vision?quel est le nom du défaut dont souffre son œil?la prêtresse A présente un trouble de la vision car la vision d objets éloignés est floue. Elle est myope. 3. Indique parmi les schémas suivants quel est l œil correspondant au défaut constaté (la zone de formation des images d un œil «normal» est matérialisée en pointillé).expliquer. Rétine Cristallin 1 2 L œil 2 est un œil myope car il est trop convergent ( trop profond).l image ne se forme pas sur mais en avant de la rétine. Elle est donc floue. 4. La prêtresse peut corriger son défaut de vision en portant des lunettes. Quel type de verre correcteur doit elle utiliser?pourquoi?elle va utiliser des verres divergents permettant de reculer sur la rétine le point d intersection des rayons lumineux. 5. Ajoute en rouge sur le bon schéma le symbole de la lentille correctrice adaptée et trace en rouge les rayons correspondant à une vue nette. 2
6. Quel élément de l œil se comporte : comme une lentille :Le cristallin comme un écran : La rétine Positionne les sur le schéma de l œil N 1. 7. Quel élément remet ensuite les images observées à l endroit?le cerveau III. La torche olympique : Pour poursuivre son périple la conduisant au final à la vasque du stade olympique la flamme est transmise tout au long d un relais grâce à une torche qui consomme du propane et produit du dioxyde de carbone et de la vapeur d eau. 1. Quel est le comburant lors de cette combustion?le dioxygène 2. Indique approximativement son pourcentage dans l air? 20% 3. Comment s appelle le deuxième gaz majoritaire présent dans l air? diazote 4. Quel rôle joue le propane lors de cette combustion?combustible 5. Ecris le bilan de cette combustion : propane + dioxygène dioxyde de carbone + vapeur d eau 6. On a représenté ci dessous le dessin de la capsule de gaz dans le flambeau ; chaque boule grise matérialisant une molécule de propane. Propane sous pression atmosphérique A B a. Indique lequel des schémas A ou B représente la cartouche de gaz pendant le relais (en fonctionnement).explique. Il s agit du schéma A car pour que le propane s échappe de la cartouche de gaz sa pression doit être supérieure à la pression atmosphérique normale ce qui correspond au schéma A car dans le même volume que B le nombre de molécules y est plus important donc la pression plus forte. b. Quelle propriété des gaz est mise ainsi en évidence?compressibilité c. Comment doit être la pression du propane dans la bouteille pour que celui-ci puisse s'échapper de la bouteille? La pression doit être supérieure à la pression atmosphérique normale. d. Explique pourquoi au bout de 15 min la flamme s éteint et indique alors si la cartouche de gaz est vide. Si ce n est pas le cas précise le 3
nombre de molécules de propane non consommées. La flamme s éteind car la pression du propane est devenue égale à la pression atmosphérique normale et donc le propane ne peut s échapper de la cartouche. Il reste alors 10 molécules de propane. IV. Le drapeau olympique : A son arrivée dans le stade les anneaux du drapeau olympique représentant Bleu Noir Rouge les 5 continents ont les couleurs suivantes. 1. Quelle est la couleur de la lumière Jaune Vert éclairant le drapeau pour qu il apparaisse ainsi? Justifier Lumière blanche car éclairé en lumière blanche un objet conserve sa propre couleur 2. Quelles sont les couleurs des anneaux du drapeau si on l éclaire avec : Un projecteur jaune Justification :Le projecteur jaune n émet que noir noir rouge de la lumière jaune, verte ou rouge donc le rouge reste rouge,le vert reste vert,le jaune reste jaune,le bleu et le noir deviennent noirs car leur jaune vert propre couleur ne contient ni jaune,ni rouge ni vert. En effet un objet prend la couleur qui l éclaire si la couleur de l objet contient la couleur qui l éclaire. 3. Le noir représente le continent africain dont l un de ses habitants de la ville du Cap en Afrique du Sud se demande combien de temps met la lumière émise par la flamme olympique de la vasque du stade des jeux de Pékin 2008 pour lui parvenir. a. Rappeler quelle est la vitesse approximative de la lumière dans l air V = 300 000 km / s soit 3.10 8 km / s b. Donner la formule permettant de déterminer le temps que mettrait la lumière de la vasque olympique pour rejoindre le cap sachant que la distance Pékin le Cap est d environ 12 900 km t = d/ v c. En déduire la durée de ce parcours t = 12 900 / 300 000 = 0,043 s 4. Pas de chance ce jour là quelques gouttes d eau tombent sur Pékin et le phénomène suivant est observé. 4
a. Quel est le rôle des gouttes d eau? Les gouttes d eau décomposent la lumière du Soleil. b. Quel autre élément que les gouttes d eau aurait permis l obtention du même phénomène lumineux?un prisme ou un réseau. c. Cet ensemble de bandes colorées continues que constitue l arc en ciel porte un nom.lequel?spectre continu de la lumière blanche. d. Au vu de ce phénomène que peut on déduire concernant la lumière blanche?la lumière blanche est composée de l association de lumières colorées. 5