TP de mécanique type ECE - entraînement au bac S

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DESCRIPTION

Ce sujet est librement inspiré de sujets réels d'Evaluation des Compétences Expérimentales (ECE) servant de base à l'épreuve expérimentale qui a lieu fin mai début juin pour le bac S. Il permet aux élèves de voir l'envers du décor car il contient les critères d'évaluation. Il est librement exploitable et peut donc être utilisé par les enseignants pour entraîner leurs élèves.

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NONC DESTIN AUX CANDIDATS

NOM:

Prnom:

NOM:

Prnom:

Ce sujet comporte 3 feuilles individuelles sur lesquelles le candidat doit consigner ses rponses.Le candidat doit restituer ce document avant de sortir de la salle d'examen.

Le candidat doit agir en autonomie et faire preuve dinitiative tout au long de lpreuve. En cas de difficult, afin de lui permettre de continuer la tche, le candidat peut solliciter lexaminateur.Lexaminateur peut intervenir tout moment, sil le juge utile.Lusage de la calculatrice est autoris

CONTEXTE DU SUJETNous sommes dans la troisime re du cinquime cycle post-Aragglyxhyon sur la plante Gorbluzg. Les dtecteurs de la grille SETI ont capt un signal issu d'une plante situe 10,4 a.l. Il s'agit d'une vido montrant une chute parabolique. Physicien du centre plantaire scientifique, votre mission est de dterminer partir de cette vido un maximum de caractristiques physiques.

DOCUMENTS MIS LA DISPOSITION DU CANDIDAT

Document n1Lors d'un tir parabolique dans un rfrentiel galilen avec un champ de pesanteur , vertical et dirig vers le bas avec les conditions initiales indiques sur l'illustration ci-contre, on peut dmontrer que les quations horaires du mouvement sont:Pour la vitesse:

Pour la position de l'objet:formuleDocument n2Fichier vido montrant un mouvement parabolique.Les frottements sont ngligeables.

MATRIEL MIS LA DISPOSITION DU CANDIDATUn ordinateur muni du logiciel de lecture et de pointage de fichier vido Latis-Pro, et du logiciel tableur-grapheur LibreOffice Calc

Une fiche dutilisation trs simplifie du logiciel LatisPro.

Le fichier vido montrant le mouvement parabolique: TP1Schuteparabolique.avi situ dans le dossier par dfaut du module vido de Latis-Pro.

TRAVAIL EFFECTUER

Analyse du problme et dtermination du protocole (dure conseille 25 min)Analyse du problme

On souhaite dterminer un maximum de paramtre partir de l'analyse de la vido. partir des documents 1 et 2, indiquer quelles sont les grandeurs que l'on peut dterminer par une tude de la vido:

Masse m de l'objet lanc

Gravit g

Vitesse initiale V0

Angle que fait la vitesse avec l'horizontale

APPELN1Appeler le professeur pour lui prsenter votre rponse.

Exploitation de la vido

Proposer une mthode pour exploiter lenregistrement vido et dterminer tous les paramtres, cits ci-dessus, partir de l'analyse de la vido.
Remarque: la mthode doit expliciter en quelques mots la faon dont on va utiliser le (ou les) logiciel(s) ainsi que les ventuels calculs effectuer.

Mthode propose:

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................APPELN2Appeler le professeur pour lui exposer votre mthode ou en cas de difficult.

Ralisation de lexploitation (dure conseille 20 min)

Mettre en uvre lexploitation propose.

Indiquer les rsultats exprimentaux obtenus et faire les calculs ncessaires:

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

APPELN3Appeler le professeur pour lui prsenter les rsultats exprimentaux ou en cas de difficult.

Communication sur le travail (dure conseille 15 minutes)

En utilisant lensemble des rsultats, raliser un rapport la problmatique pose sous la forme d'un diaporama ne dpassant pas 3 diapositives indiquant les caractristiques physiques de la plante et du tir.Ce diaporama sera dpos dans le dossier Analyse_Tir_Parabolique_2013 du dossier devoir de votre rpertoire personnel. Il doit comporter de manire explicite vos noms et classe.

REPRES POUR LVALUATION

Analyse du problme et choix de la vidoLa comptence ANALYSER est mobilise et value lors du choix de la vido, du remplissage du tableau et de la proposition du protocoleLe professeur attend que toutes les taches aient t ralises avant dassocier un niveau la comptence ANA.

Les critres retenus pour lvaluation de la comptence ANALYSER sont les suivants:

proposer une modlisation,

concevoir un protocole exprimental

Le professeur attend que le candidat remplisse correctement le tableau comme ci-dessous:

Masse m de l'objet lanc Gravit g Vitesse initiale V0 Angle que fait la vitesse avec l'horizontale

En ce qui concerne lexploitation de la vido, le professeur attend que le candidatpropose de:pointer des positions successives du projectile;

dterminer les coordonnes du vecteur vitesse du projectile;

dterminer la valeur moyenne de l'abscisse Vx pour en dduire formule(note a1 dans la suite);

modliser l'ordonne Vy par une fonction affine et en dduire g par le coefficient directeur

en dduirepar la constante (note a2 dans la suite)

dterminer la valeur de formulepar le rapport a2/a1,

en dduire V0 par a1/cos()

En cas de difficult du candidat, le professeur doit intervenir et fournir la solution totale suffisamment tt pour que le candidat puisse continuer lpreuve.

Attention, il est impratif de remarquer que la comptence ANA est affecte dun fort coefficient. Niveau A : le candidat a ralis l'ensemble du travail demand de manire satisfaisante selon les critres prciss dans le sujet ou avec une ou deux interventions de lexaminateur, concernant des difficults identifies et explicites par le candidat, ou bien concernant des difficults non identifies par le candidat (comptence affecte dun fort coefficient) et auxquelles il apporte une rponse quasiment de lui-mme.

Niveau B : le candidat a ralis l'ensemble du travail demand de manire satisfaisante selon les critres prciss dans le sujet mais avec quelques interventions de lexaminateur concernant des difficults ou erreurs non identifies par le candidat mais rsolues par celui-ci :- aprs avoir rflchi suite un questionnement ouvert men par lexaminateur - ou par lapport dune solution partielle (comptence affecte dun fort coefficient).

Niveau C : le candidat reste bloqu dans lavancement de la tche demande, malgr les questions poses par lexaminateur. Des lments de solutions lui sont apports, ce qui lui permet de poursuivre la tche. Le niveau C est aussi obtenu quand deux tches distinctes sont demandes et quune solution totale est donne sur les deux.

Niveau D : le candidat a t incapable de raliser la tche demande malgr les lments de rponses apports par lexaminateur. Cette situation conduit lexaminateur fournir une solution totale de la tche : par exemple un protocole raliser ou des valeurs exploiter pour permettre lvaluation des autres comptences du sujet.

Exemples de solutions

Solutions pour le tableau :Solution partielle 1:

Le professeur indique au candidat quels sont les grandeurs physiques qui apparaissent dans la modlisation thorique

Solution totale 1:

Le professeur donne au candidat la solution.

Exemples de solutions pour lexploitationSolution partielle 1:Le professeur indique au candidat quil faut pointer des positions successives du projectile

Solution partielle 2:Le professeur indique au candidat quil faut dterminer les coordonnes de la vitesse du projectile

Solution partielle 3:Le professeur indique au candidat quil faut modliser ses coordonnes

Solution totaleLe professeur donne la mthode complte au candidat

Ralisation de lexploitationLa comptence RALISER est value en observant le candidat pendant quil exploite la vido et lors de lappel 3.Les critres retenus pour lvaluation de la comptence RALISER sont les suivants:- suivre un protocole,- utiliser le matriel informatique de manire adapte, - effectuer des mesures avec prcision.

L'examinateur attend de la part du candidat quil lui prsente des rsultats exprimentaux corrects. Pour cela, le candidat doit tre capable: douvrir la vido en utilisant le logiciel de traitement de vido disponible;de raliser ltalonnage en utilisant le repre sur le film;de pointer avec prcision les positions successives du projectile; de calculer, en utilisant les fonctionnalits du logiciel les vitesses des deux chariots ;de modliser, en utilisant les fonctionnalits du logiciel les coordonnes de la vitesse;de mener le calcul pour dduire les diffrentes grandeurs.

Attention, il est impratif de remarquer que la comptence RA est affecte dun fort coefficient. Niveau A : le candidat a ralis l'ensemble du travail demand de manire satisfaisante selon les critres prciss dans le sujet ou avec une ou deux interventions de lexaminateur, concernant des difficults identifies et explicites par le candidat, ou bien concernant des difficults non identifies par le candidat (comptence affecte dun fort coefficient) et auxquelles il apporte une rponse quasiment de lui-mme.

Niveau B : le candidat a ralis l'ensemble du travail demand de manire satisfaisante selon les critres prciss dans le sujet mais avec quelques interventions de lexaminateur concernant des difficults ou erreurs non identifies par le candidat mais rsolues par celui-ci :- aprs avoir rflchi suite un questionnement ouvert men par lexaminateur - ou par lapport dune solution partielle (comptence affecte dun fort coefficient).

Niveau C : le candidat reste bloqu dans lavancement de la tche demande, malgr les questions poses par lexaminateur. Des lments de solutions lui sont apports, ce qui lui permet de poursuivre la tche. Le niveau C est aussi obtenu quand deux tches distinctes sont demandes et quune solution totale est donne sur les deux.

Niveau D : le candidat a t incapable de raliser la tche demande malgr les lments de rponses apports par lexaminateur. Cette situation conduit lexaminateur fournir une solution totale de la tche : par exemple un protocole raliser ou des valeurs exploiter pour permettre lvaluation des autres comptences du sujet.Exemples de solutions pour lexploitation de la vidoSolution partielle 1:

Le professeur donne au candidat le ou les fichiers contenant les pointages des positions du projectile

Solution partielle 2:

Le professeur donne au candidat le ou les fichiers contenant le calcul des vitesses

Solution partielle 3:

Le professeur donne au candidat le ou les fichiers contenant la modlisation des coordonnes de la vitesse

Solution partielle 4:

Le professeur donne au candidat les valeurs numriques de la modlisation des coordonnes de la vitesse

Solution totale:

Le professeur donne au candidat un fichier complet avec les valeurs numriques des modlisations.

Communication des rsultatsLa comptence COMMUNIQUER est value la fin de la sance.

Les critres retenus pour lvaluation de la comptence COMMUNIQUER sont les suivants:- utiliser le vocabulaire scientifique adapt,- prsenter une synthse de manire cohrente, complte et comprhensible.

Lvaluation de cette partie du sujet nest pas effectue pendant lpreuve mais aprs la sortie du candidat.

Le rapport devra prsenter:la valeur de la constante de gravit: 9,8 N.kg-1 [ ;-) ] avec son unit

les valeurs des conditions initiales du tir

une discussion sur le fait que l'on n'a pas pu dterminer la masse du projectile par ce moyen

Niveau A : le candidat a ralis une communication cohrente complte avec un vocabulaire scientifique adapt.Niveau B : le candidat a ralis une communication cohrente, incomplte mais il la exprime pour lessentiel avec un vocabulaire scientifique adapt.Niveau C : le candidat a ralis une communication manquant de cohrence, incomplte ou avec un vocabulaire scientifique mal adapt.Niveau D : le candidat a ralis une communication incohrente ou absente.

Solutions :Totale Appel 1:

Appel 1pointer des positions successives du projectile;

dterminer les coordonnes du vecteur vitesse du projectile;

dterminer la valeur moyenne de l'abscisse Vx pour en dduire formule(note a1 dans la suite);

modliser l'ordonne Vy par une fonction affine et en dduire g par le coefficient directeur

en dduireformulepar la constante (note a2 dans la suite)

dterminer la valeur de formulepar le rapport a2/a1,

en dduire V0 par a1/cos()

Appel 1pointer des positions successives du projectile;

dterminer les coordonnes du vecteur vitesse du projectile;

dterminer la valeur moyenne de l'abscisse Vx pour en dduire formule(note a1 dans la suite);

modliser l'ordonne Vy par une fonction affine et en dduire g par le coefficient directeur

en dduireformulepar la constante (note a2 dans la suite)

dterminer la valeur de formulepar le rapport a2/a1,

en dduire V0 par a1/cos()

Appel 1pointer des positions successives du projectile;

dterminer les coordonnes du vecteur vitesse du projectile;

dterminer la valeur moyenne de l'abscisse Vx pour en dduire formule(note a1 dans la suite);

modliser l'ordonne Vy par une fonction affine et en dduire g par le coefficient directeur

en dduireformulepar la constante (note a2 dans la suite)

dterminer la valeur de formulepar le rapport a2/a1,

en dduire V0 par a1/cos()

partielle 4 Appel 2:

Appel 2

La vitesse formule se modlise par formuleLa vitesse formule se modlise par formule

Appel 2

La vitesse formule se modlise par formuleLa vitesse formule se modlise par formule

Appel 2

La vitesse formule se modlise par formuleLa vitesse formule se modlise par formule

Totale Appel 2:

Appel 2=69V0=4,7 m.s-1

Appel 2=69V0=4,7 m.s-1

Appel 2=69V0=4,7 m.s-1GRILLE DVALUATIONNomsNomsNomsNoms

Niveau validNiveau validNiveau validNiveau valid

ABCDABCDABCDABCD

Analyser

Raliser

Communiquer

Note

Remarque

NomsNomsNomsNoms

Niveau validNiveau validNiveau validNiveau valid

ABCDABCDABCDABCD

Analyser

Raliser

Communiquer

Note

Remarque

TITREAnalyse Tirs paraboliquesANNEXE FICHE V

Analyser coefficient 3AB

Ralisercoefficient 2ABCDABCD

Comcoefficient 1ABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCD

Note 2019181718181616161514131514131218171615161615141413121113121110

Analyser coefficient 3CD

Ralisercoefficient 2ABCDABCD

Comcoefficient 1ABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCD

Note 141312111312111010108898761211101011109888667655

Entranement aux ECE SPCEtude d'une chute libreobligatoire