DNB 2022Amérique du NordCorrigé complet

Exploration de Mars : sonde, rover Perseverance, signaux radio

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences8 questions

Notions BO couvertes

T1.3·Atomes/molécules/ions/modèles T2.1·Vitesse v=d/t, trajectoire, mouvement uniforme/varié T2.2·Forces et interactions (modélisation)T2.3·Gravitation, poids et masse P=mg T3.1·Sources, conversions, formes d'énergie, chaîne énergétique T4.1·Lumière (propagation, vitesse, année-lumière)T4.3·Distance par retard/écho

PDF du sujet officiel

La sonde spatiale Mars 2020 (NASA) a été lancée le 30 juillet 2020. Après un long voyage, elle est arrivée dans l'atmosphère de Mars le 18 février 2021 à 21 h 38. Elle a permis de déposer sur le sol martien un petit véhicule, le rover Perseverance.

L'entrée de la sonde dans l'atmosphère de Mars, jusqu'à l'atterrissage du rover, comporte plusieurs phases (A → B → C → D → E). Les vitesses indiquées sur le schéma sont celles de la sonde.

Phases d'atterrissage de la sonde (NASA).

Intensité de la pesanteur g aux planètes (N/kg).

Données à connaître

Masse du rover sur Terre : m = 1050 kg.
Vitesse de la lumière dans le vide : c = 3,00 × 10⁸ m/s.
Distance Terre-Mars le 18/02/2021 : d = 2,10 × 10⁸ km.

1.Mouvement et énergie de la sonde

Question 1

2 pts

T2.1

Indiquer si le mouvement de la sonde entre B et C est ralenti, accéléré ou uniforme. Justifier.

Question 2

3 pts

T3.1

Choisir la bonne formule de l'énergie cinétique :

(1) $E_c = \tfrac{1}{2} \times m \times v^2$
(2) $E_c = \tfrac{1}{2} \times m \times v \times 2$
(3) $E_c = \tfrac{1}{2} \times \dfrac{m}{v^2}$

Préciser ce que représentent m et v.

Question 3

2 pts

T3.1

Sans calcul, indiquer comment évolue E_c de la sonde entre B et C. Justifier.

Question 4

2 pts

T3.1

Indiquer comment évolue E_p de la sonde de A à B. Justifier.

2.Le rover immobile sur Mars

Après l'atterrissage, le rover reste immobile plusieurs jours, le temps de vérifier ses instruments.

Question 5

2 pts

T2.2

En négligeant l'atmosphère martienne, identifier les actions mécaniques sur le rover immobile.

Question 6

4 pts

T2.2T2.3

Représenter une force (au choix) par un segment fléché à l'échelle 1 cm pour 1000 N. Justifier la longueur. On choisit ici le poids du rover sur Mars.

3.Production de dioxygène à partir de CO₂

L'atmosphère de Mars est composée principalement de dioxyde de carbone CO₂ : la vie humaine y est impossible. Une des missions du rover est de fabriquer du dioxygène O₂ à partir du CO₂ martien.

Question 7

3 pts

T1.3

Donner le nom des atomes présents dans les molécules de CO₂ et O₂, et préciser leur nombre.

4.Communication Terre-Mars

La sonde et le rover communiquent avec la Terre via des signaux radio se propageant à la vitesse de la lumière c. La phase d'atterrissage (A à E) dure environ 7 minutes.

Question 8

7 pts

T4.1T4.3

Expliquer, par un raisonnement et des calculs, pourquoi si un événement inattendu se produit pendant l'atterrissage, la Terre ne sera pas informée à temps.

Méthodologie

Chaque corrigé suit une méthodologie de rédaction rigoureuse, avec formule littérale annoncée, étapes de calcul détaillées et phrase de conclusion explicite. Idéal pour s'entraîner à rédiger comme attendu au DNB.