DNB 2024AsieCorrigé complet

Taxis volants des JO Paris 2024

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences9 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 T3.5·Énergie électrique E=Pt (kWh, conversions)

PDF du sujet officiel

Les taxis volants, objets hybrides entre un drone et un hélicoptère, seront peut-être une des attractions des Jeux olympiques de Paris en 2024. La promesse : se rendre aux JO sans embouteillage en quelques minutes. L'objet volant, totalement électrique, peut embarquer un pilote et un passager. Trois lignes sont prévues, ici on étudie la ligne Issy-les-Moulineaux ↔ Saint-Cyr-l'École.

Données

g = 9,8 N/kg
masse du pilote : m₁ = 75 kg
masse à vide du taxi : m₂ = 700 kg
distance Issy ↔ Saint-Cyr : d = 16 km
vitesse moyenne : v = 100 km/h

1.Le carbone, élément clé de la structure

Afin de réduire la masse de l'engin, toute la structure est conçue en fibre de carbone.

Extrait de la classification périodique : H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar — Extrait de la classification périodique des éléments.

Question 1

1 pt

T1.3

Donner le symbole de l'atome de carbone.

Question 2

1 pt

T1.3

Donner le nombre de protons dans l'atome de carbone.

Question 3

3 pts

T1.3

Indiquer le nombre de neutrons contenus dans le noyau d'un atome de carbone. Justifier votre réponse.

2.Forces sur le taxi au sol

Question 4

2 pts

T2.2

Identifier les actions mécaniques subies par le taxi posé sur un sol horizontal et nommer les forces modélisant ces actions.

Question 5

3 pts

T2.3

Parmi les relations suivantes, indiquer celle qui permet de calculer la valeur du poids P d'un objet. Nommer et donner les unités de m et g.

(1) $P = m / g$
(2) $P = m^2 \times g$
(3) $P = m \times g$

Question 6

4 pts

T2.3

Calculer la valeur du poids du taxi volant avec le pilote mais sans passager.

Question 7

3 pts

T2.2

Schématiser simplement le taxi volant et représenter son poids par un segment fléché en prenant pour échelle 1 cm pour 1 000 N.

3.Énergie embarquée et autonomie

Le taxi est équipé de 9 batteries électriques alimentant 18 moteurs électriques.

Diagramme de conversion d'énergie d'un des moteurs du taxi volant avec entrée 1, moteur, sorties 2 et 3 — Diagramme de conversion d'énergie d'un moteur du taxi.

L'autonomie des batteries permet de voler 19 minutes maximum.

Question 8

3 pts

T3.1T3.2

Le diagramme de conversion d'énergie ci-dessus concerne un des moteurs du taxi volant. Sans recopier le diagramme sur la copie, attribuer aux numéros 1, 2 et 3 les différentes formes d'énergie en choisissant parmi les suivantes : lumineuse, électrique, thermique, cinétique et potentielle, nucléaire.

Question 9

5 pts

T2.1T3.5

Montrer qu'il est nécessaire de changer les batteries du taxi volant après chaque trajet aller effectué entre le vertiport de Saint-Cyr-l'École et celui d'Issy-les-Moulineaux. Un raisonnement avec des calculs est attendu.

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.