REPÈRE : 15DNBPROSPHME3 DIPLÔME NATIONAL du BREVET Session 2015 Sciences physiques Série professionnelle DURÉE : 45 min - COEFFICIENT : 1 Ce sujet comporte 8 pages numérotées de 1/8 à 8/8. Le candidat s'assurera en début d'épreuve que le sujet est complet. Le candidat répond directement sur le sujet qui doit être remis en fin d épreuve, à l intérieur de la copie, sans le dégrafer. BARÈME : L utilisation de la calculatrice est autorisée. Voiture Première partie : électricité Deuxième partie : mécanique Troisième partie : chimie Orthographe et présentation : 7 points 5 points 6 points 2 points 15DNBPROSPHME3 DNB Série professionnelle Épreuve de Sciences Physiques Page 1/8
Les trois parties sont indépendantes Pierre s intéresse à quelques équipements de sa voiture. Il souhaite vérifier les informations que sa camarade Octavie lui fournit. Première partie : électricité (7 points) 1. Les indications relevées sur une ampoule sont les suivantes : Compléter le tableau ci-dessous : 12 V - 21 W - 1,8 A Indication Grandeur physique Unité en toutes lettres 12 V... Volt 21 W...... 1,8 A intensité du courant électrique... 2. Caractéristiques de l ampoule. 2.1. Cocher la bonne réponse. Pour mesurer la tension électrique, Pierre doit utiliser : un thermomètre un voltmètre un dynamomètre un ampèremètre 2.2. L ampoule est alimentée par la batterie de la voiture. En utilisant les symboles normalisés ci-dessous, donner le schéma du montage électrique qui permet de relever la tension aux bornes de l ampoule et l intensité du courant qui la traverse. A V 15DNBPROSPHME3 DNB Série professionnelle Épreuve de Sciences Physiques Page 2/8
3. Après avoir réalisé les mesures, Pierre relève les valeurs suivantes : - voltmètre : 11,8 V - ampèremètre : 1,7 A Calculer la puissance consommée par l ampoule. Rappel : P = U I P est exprimée en W ; U est exprimée en V ; I est exprimée en A. 4. Préciser si les indications relevées sur l ampoule sont conformes aux mesures réalisées. Justifier la réponse. 5. La voiture possède quatre ampoules identiques à la précédente. Expliquer si Pierre peut démarrer sa voiture, alors qu il a oublié d éteindre ses feux de 10h à 19h. Justifier la réponse par un calcul. Information : la batterie peut fournir une énergie de 600 Wh sans interruption pour une voiture à l arrêt. Rappel : E = P t E est exprimée en Wh ; P est exprimée en W ; t est exprimé en h 15DNBPROSPHME3 DNB Série professionnelle Épreuve de Sciences Physiques Page 3/8
Deuxième partie : mécanique (5 points) Octavie formule trois affirmations pour une même voiture de masse égale à 1 400 kg : Affirmation 1 L énergie cinétique de la voiture roulant à 90 km/h (25 m/s) correspond à celle qu elle aurait en heurtant le sol après une chute d une hauteur de 10 étages, soit 437 500 J. Affirmation 2 Lorsque la masse d'une voiture est multipliée par 2, son énergie cinétique est multipliée par 2. Affirmation 3 La voiture roulant à 90 km/h sur route sèche, ne pourra pas éviter un obstacle situé à 85 m devant celle-ci. Pierre souhaite vérifier les trois affirmations. 1. Affirmation 1 et 2 : énergie cinétique. Rappel : Formule de l énergie cinétique : E c = 1 2 mv² E c est exprimée en J ; m est exprimée en kg ; v est exprimé en m/s 1.1. Indiquer si l affirmation 1 est exacte. Justifier la réponse. 1.2. Indiquer si l affirmation 2 est exacte. Justifier la réponse. 15DNBPROSPHME3 DNB Série professionnelle Épreuve de Sciences Physiques Page 4/8
2. Affirmation 3 : distance d arrêt. Rappel : La distance d arrêt dépend de la distance parcourue pendant le temps de réaction et de la distance de freinage (voir schéma ci-dessous). 2.1. Le temps de réaction d'un conducteur est estimé à 1 seconde. Vérifier qu une voiture, roulant à la vitesse de 90 km/h, parcourt une distance de 25 m pendant le temps de réaction. 2.2. Le graphique de l annexe, page 9/9, représente la distance de freinage sur route sèche en fonction de la vitesse. Déterminer graphiquement la distance de freinage pour une voiture roulant à la vitesse de 90 km/h. Expliquer la démarche. 3. Indiquer si l affirmation 3 est exacte. Justifier la réponse. 15DNBPROSPHME3 DNB Série professionnelle Épreuve de Sciences Physiques Page 5/8
Troisième partie : chimie (6 points) Octavie commande sur Internet du liquide lave-glace concentré, présenté sous forme de récipient de 250 ml. L étiquette du récipient comporte les indications suivantes : Aspect : liquide limpide Odeur : fleurie ph : 11,3 Caractéristiques 1. Indiquer la signification de chaque pictogramme de sécurité en cochant la case correspondante : Inflammable Corrosif Mutagène, cancérogène Explosif Nocif/Irritant Corrosif Gaz sous pression Dangereux pour l environnement La lecture de l étiquette permet à Octavie d affirmer que le liquide lave glace est basique. 2. Afin de vérifier la nature de la solution du liquide lave-glace, Octavie se propose de faire le test du papier ph. Elle dispose du matériel suivant : une coupelle une pipette une bouteille de liquide lave-glace concentré une boîte de papier ph en rouleau un bécher Nuancier de la boite de papier ph violet foncé violet clair bleu 9 gris 10 12 8 bleu foncé 14 1 7 gris vert ph rouge 6 vert 2 5 rouge orangé 3 4 jaune vert orangé jaune 15DNBPROSPHME3 DNB Série professionnelle Épreuve de Sciences Physiques Page 6/8
Les étapes du protocole expérimental qui permet de déterminer le ph du liquide laveglace concentré sont données ci-dessous dans le désordre : a. Comparer la couleur à celle du nuancier de la boîte de papier ph et relever la valeur du ph. b. Prélever du liquide lave-glace concentré dans le bécher à l aide d une pipette. c. Observer la couleur du papier ph imbibé de liquide lave glace. d. Verser quelques gouttes sur le papier ph. e. Verser un peu de liquide lave-glace dans un bécher. f. Découper un morceau de papier ph. g. Déposer le morceau de papier ph dans une coupelle. Sur le tableau suivant, placer les étapes dans l ordre à l aide des lettres a, b, c. Étapes du protocole 3. Le papier ph devient violet foncé au contact du liquide lave-glace concentré. 3.1. À l'aide du nuancier de la boite contenant le papier ph, indiquer la valeur du ph du liquide lave-glace concentré. 3.2. Préciser si Octavie a raison d affirmer que le liquide lave-glace concentré est basique. Justifier la réponse. 3.3. Indiquer si le résultat du test au papier ph est en accord avec la valeur du ph indiquée sur l étiquette du produit concentré. Justifier la réponse. 4. Le récipient contenant un volume de 250 ml de liquide lave-glace concentré permet par dilution, avec de l eau du robinet, d obtenir un volume de 2,5 L de liquide laveglace dilué prêt à l emploi. Cocher la bonne réponse. Le ph du liquide lave-glace dilué : augmente ne change pas diminue Expliquer la réponse. 15DNBPROSPHME3 DNB Série professionnelle Épreuve de Sciences Physiques Page 7/8
Annexe Distance de freinage sur route sèche Distance en m 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Vitesse en km/h 15DNBPROSPHME3 DNB Série professionnelle Épreuve de Sciences Physiques Page 8/8