Sujet du bac 2019 de physique-chimie (spécialité) — Amérique du Nord (S) (S)

19PYSCSAN1 BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SESSION 2019 PHYSIQUE-CHIMIE Série S Durée de l’épreuve : 3 heures 30 Coefficient : 8 L'usage de tout modèle de calculatrice, avec ou sans mode examen, est autorisé. Ce sujet ne nécessite pas de feuille de papier millimétré. Le sujet comporte trois exercices présentés sur 11 pages numérotées de 1 à 11. Le candidat doit traiter les trois exercices qui sont indépendants les uns des autres. 19PYSCSAN1 EXERCICE 1 : NEWTON CAR (11 points) Le « Newton Car » challenge, impulsé par la NASA, est un défi scientifique qui peut être proposé aux élèves de lycée. Une « Newton Car » est composée d’un chariot de bois équipé de trois plots permettant de maintenir un élastique étiré à l’aide d’une ficelle. Le chariot est positionné sur une série de pailles en plastique. Une masselotte est placée au niveau de la courbure de l’élastique. L’éjection de la masselotte met en mouvement le chariot. Photographie de la « Newton Car » L’objectif étant de parcourir la plus grande distan ce, c’est-à-dire d’avoir la plus grande vitesse au démarrage, les élèves sont amenés à mesurer cette grandeur par différentes méthodes. À la date t = 0 s, le système est immobile. On brûle la ficelle comme photographiée ci-dessous : On observe alors le déplacement du chariot et de la masselotte dans la même direction mais en sens opposé. Pour étudier le mouvement de la « Newton Car », on considère le système S constitué de l’ensemble {chariot + ficelle + élastique + masselotte}. On note vC0





 la vitesse du chariot et vm0






 la vitesse de la masselotte juste après la rupture de la ficelle. Les mouvements sont étudiés dans le référentiel terrestre supposé galiléen. Chariot de bois équipé de trois plots Ficelle Masselotte Élastique Pailles 19PYSCSAN1 Données :
intensité du champ de pesanteur : g = 9,81 m.s -2 ;
masse du chariot M = 200 …