Première Professionnelle • Physique-Chimie

Mécanique & Énergie

Évaluation Sommative Type CCF • Sur 20 Points

Sujet d'Évaluation de Sciences

Bilan d'énergie d'un élévateur de garage et étude du freinage d'un véhicule utilitaire.

Durée conseillée : 45 min

Grille Évaluation Nationale des Compétences (Sciences Physiques Bac Pro)

S'approprier Isoler masses, hauteurs et forces
Analyser Choisir les formules Ec, Ep, W, P
Réaliser Calculer et convertir les unités
Valider Vérifier le rendement et la sécurité
Communiquer Rédiger avec unités appropriées

1 Partie 1 : Restitution de Connaissances & Formules (4 points)

4 Points

1.1 (1 pt) - Compétence S'approprier : Donner l'unité internationale de l'énergie et l'unité internationale de la puissance.

1.2 (1,5 pt) - Compétence Analyser : Écrire les formules de l'énergie cinétique $E_c$ et de l'énergie potentielle de pesanteur $E_p$.

1.3 (1,5 pt) - Compétence Réaliser : Convertir une vitesse de $v = 72\text{ km/h}$ en mètres par seconde (m/s).

2 Partie 2 : Bilan Énergétique d'un Élévateur de Garage (8 points)

8 Points

Mise en situation :

Dans un atelier automobile, un pont élévateur hydraulique élève un véhicule de masse $m = 1500\text{ kg}$ jusqu'à une hauteur de $h = 2\text{ m}$ en une durée $\Delta t = 10\text{ s}$. On donne $g = 9{,}81\text{ N/kg}$. Le moteur du groupe hydraulique consomme une puissance électrique $P_{elec} = 3500\text{ W}$.

2.1 (2 pts) - Compétence Réaliser : Calculer la force du poids $P$ de la voiture.

2.2 (2 pts) - Compétence Réaliser : Calculer le travail mécanique minimal $W$ nécessaire pour élever la voiture de $2\text{ m}$.

2.3 (2 pts) - Compétence Analyser : Calculer la puissance utile $P_{utile}$ développée par l'élévateur pendant les 10 secondes.

2.4 (2 pts) - Compétence Valider : Calculer le rendement $\eta = \frac{P_{utile}}{P_{elec}} \times 100$ du pont élévateur.

3 Partie 3 : Test de Freinage & Sécurité Routière (8 points)

8 Points

Un véhicule utilitaire de masse $m = 1600\text{ kg}$ roule sur route sèche à $v = 90\text{ km/h}$ ($25\text{ m/s}$). Le conducteur effectue un freinage d'urgence avec une force de frottement constante $F_{frot} = 8000\text{ N}$.

3.1 (2 pts) - Compétence Réaliser : Calculer l'énergie cinétique $E_c$ du véhicule avant le freinage.

3.2 (3 pts) - Compétence Analyser : En utilisant la relation $E_c = F_{frot} \times d_{frein}$, calculer la distance de freinage $d_{frein}$.

3.3 (3 pts) - Compétence Communiquer & Valider : Sur route mouillée, la force de frottement des pneumatiques est réduite de moitié ($F'_{frot} = 4000\text{ N}$). Déterminer la nouvelle distance de freinage et rédiger une consigne de prévention routière.