La fête foraine - Académie d'Orléans-Tours
DESCRIPTIF DU SUJET ... Donner l'expression de l'énergie cinétique du chariot
se déplaçant à une ... Au point d'altitude z : car l'énergie cinétique y est nulle.
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La fête foraine
DESCRIPTIF DU SUJET
ObjectifProposer un exercice évalué par compétences.Niveau concerné1ère S thème 2 (« Comprendre »).Compétences exigibles au B.O.Energie dun point matériel en mouvement dans un champ de pesanteur uniforme : énergie cinétique, énergie potentielle de pesanteur, conservation ou non de lénergie mécanique.
Frottements ; transferts thermiques, dissipation dénergie.Compétences évaluées et
coefficients respectifsCette épreuve permet d'évaluer les compétences de la démarche scientifique :
Connaître (RCO) ; coefficient 2
Analyser (ANA) ; coefficient 4
Réaliser (REA) ; coefficient 3
Valider (VAL) ; coefficient 1
Mise en uvreCet exercice est une évaluation sommative sur 8 points mais il peut être proposé en évaluation formative dans le cadre de laccompagnement personnalisé par exemple.RemarquesAuteurStéphanie BRUGNONE Lycée Fulbert Chartres (28)
ÉNONCÉ
Ex n°1 : La fête foraine (sur 8 pts)
Un jeu de fête foraine permet dévaluer sa « force » en mesurant la vitesse dun objet de masse m quand ce dernier frappe une cible située en haut dune pente comme schématisé ci-dessous :
La personne qui se teste pousse un chariot de masse QUOTE sur une longueur OA et le lâche en A à une vitesse notée QUOTE .
Le chariot aborde alors une pente AB pour venir, éventuellement, frapper la cible située à une altitude h.
Le jeu indique :
« NUL » si le chariot ne frappe pas la cible.
« FORT » si le chariot frappe la cible.
« TRES FORT » sil la frappe avec une vitesse supérieure ou égale à QUOTE
On négligera les frottements. On prendra comme origine des altitudes QUOTE .
Donner lexpression de lénergie cinétique du chariot se déplaçant à une vitesse v. Vous préciserez les unités des grandeurs utilisées. RCO
Donner lexpression de lénergie potentielle du chariot à une altitude z. Vous préciserez les unités des grandeurs utilisées. RCO
Pourquoi lénergie mécanique est-elle conservée lors de ce mouvement ? ANA
Montrer que laltitude maximale z que peut atteindre un chariot en labsence de la cible a pour expression : QUOTE . ANA
Jules tente sa chance et envoie son chariot avec une vitesse QUOTE .
Calculer la hauteur maximale que peut atteindre le chariot de Jules en labsence de cible. REA
Atteint-il la cible (notée C) située à une altitude QUOTE du sol ? VAL
Quelle est lindication du jeu suite au lancer de Jules ? Justifier. ANA, REA et VAL
Données : Intensité de la pesanteur : QUOTE
REPÈRES POUR LÉVALUATION
Correction :
QUOTE QUOTE en Joules (J) ; QUOTE en kilogramme (kg) ; QUOTE en QUOTE QUOTE QUOTE en Joules (J) ; QUOTE en kilogramme (kg) ; QUOTE en QUOTE Lors de ce mouvement, lénergie mécanique se conserve car les frottements sont négligeables.Au point A : QUOTE car lénergie potentielle est nulle.
Au point daltitude z : QUOTE car lénergie cinétique y est nulle.
La conservation de lénergie mécanique permet décrire :
Calcul : QUOTE Le chariot de Jules peut atteindre 4,1 m. La cible étant à 2,5 m de hauteur, le chariot de Jules va atteindre la cible.Cherchons la vitesse du chariot à la hauteur QUOTE :
Au point C : QUOTE
La conservation de lénergie mécanique permet décrire :
Calcul : QUOTE
Le jeu indique donc « TRES FORT ». Tableau de compétences :
Compétences évaluéesPoids Critère de réussite correspondant au niveau AABCDConnaître (RCO)
Restituer une connaissance.21- Donner la définition de lénergie cinétique.2- Donner la définition de lénergie potentielle de pesanteur.Analyser (ANA)
Organiser et exploiter ses connaissances et les informations extraites.
Construire les étapes dune résolution de problème.43,4,5c- Utiliser la conservation de lénergie mécanique.Réaliser (REA)
Effectuer des procédures courantes (calculs littéraux et numériques).
Ecrire un résultat de façon adaptée.34,5a,5c- Résoudre une équation littérale pour exprimer une grandeur.5a,5c- Effectuer un calcul numérique en manipulant correctement les unités.5a,5c- Ecrire un résultat avec une unité et utilisant un nombre de chiffres significatifs adapté.Valider (VAL)
Interpréter des résultats pour valider une information, une hypothèse, une loi ...15b,5c- Comparer les résultats obtenus à une valeur limite.Bilan :
/8Si les indicateurs apparaissent dans leur totalité, le niveau obtenu est le niveau A. Sils apparaissent partiellement, cest le niveau B qui est obtenu. Sils apparaissent de manière insuffisante, le niveau obtenu est le niveau C. Sils ne sont pas présents, cest niveau est D.
Obtention « automatisée » de la note :
On utilisera la feuille de notation au format tableur qui permettra dobtenir une note (soit arrondie à lentier le plus proche soit au demi-entier) à partir du tableau de compétences complété.
Exercice évalué par compétences noté sur :8points Nom Prénom CompétenceCoefficient Niveau validé ABCDNotes par domaines NiveauNoteRCO2 x 2 A3ANA4 x 2 B2REA3x 3 C1VAL1 x 1 D0Somme coeff.10 CommentaireNote max 30 Note brute 22Note sur2014,67Note sur85,87Note arrondie au point 6,0Note arrondie au 1/2 point 6,0
Académie dOrléans-Tours Des exercices évalués par compétences PAGE \* MERGEFORMAT2
Académie dOrléans-Tours Des exercices évalués par compétences PAGE \* MERGEFORMAT3
Cible à atteindre C
O
Sens du mouvement
A
B
