Fiche de prolongement en classe
Physique du parc N4 — fiche de prolongement en classe (4e année des humanités scientifiques, année d'Exétat)
Physique du parc — niveau 4 · Version du 7 septembre 2026
Ce que la classe rapporte du parc
- Les carnets visés par station : période et équations horaires, bilan énergétique du profil « Canyon Coaster », freinage du chariot, tableau T² = f(L), niveaux sonores, Doppler, plaque du transformateur.
- Les copies du sujet type Exétat corrigées sur place (questions 1 et 2) avec le barème ; la question 3 est corrigée par l'enseignant.
- Sous 48 heures, par courriel : les fichiers accéléromètre du chariot (CSV), le profil hauteur-temps du titre et la fiche « données du parc ».
Le prolongement s'organise en une leçon de retour sur la méthode de 45 minutes, un deuxième sujet type Exétat en devoir surveillé, et deux séances facultatives.
Leçon de suivi (45 minutes) — « La méthode d'examen sur mes propres erreurs »
Objectif : transformer les erreurs du sujet du parc en plan de révision individuel.
| Minutage | Activité | Support |
|---|---|---|
| 0-10 min | Rendu des copies ; rappel de la méthode en trois lignes (formule littérale, application numérique avec unités, résultat commenté) ; statistiques de la classe sur les erreurs de forme (unité manquante, radians/degrés, chiffres significatifs) | Copies, tableau |
| 10-25 min | Reprise collective de la question 2 (énergie) : chaque étape est refaite au tableau par un élève différent ; on nomme à chaque ligne la compétence mobilisée (lire, modéliser, calculer, valider) | Tableau |
| 25-35 min | Individuellement : chaque élève relève ses deux erreurs les plus coûteuses et écrit la règle qui les évite ; il les inscrit dans son plan de révision (module HS4-CIT-REVISIONS-EXETAT) | Carnet de révision |
| 35-45 min | Choix du compte rendu de station (S1, S2, S3 ou S5) et plan : graphique attendu (T² = f(L), bilan E_m par point, v(t) intégrée), comparaison chiffrée, critique | Modèle de compte rendu |
Évaluation — deuxième sujet type Exétat (devoir surveillé de 50 minutes, sur 20)
Construit sur les mêmes données réelles que le jour de la visite.
- Cinématique (6 points). La Grande Roue tourne avec la période T̄ mesurée ; une nacelle part du point bas. (a) Donner ω, v, a_c. (b) Calculer l'instant où elle atteint la hauteur de l'axe, puis le sommet. (c) Représenter les vecteurs v⃗ et a⃗ au sommet et à « 3 heures ». (d) Combien de temps sépare deux nacelles voisines au point bas ?
- Énergie (8 points). Avec le profil « Canyon Coaster » et un chariot de 500 kg : (a) E_m en A ; (b) vitesse en C sans frottement ; (c) travail des frottements A → C d'après la vitesse réelle du profil ; (d) puissance moyenne dissipée si la section A → C dure Δt ; (e) distance de freinage depuis v_D avec la décélération mesurée sur le chariot d'atelier.
- Oscillateur (6 points). Le pendule du parc de longueur L a une période T mesurée. (a) Retrouver g. (b) On l'emmène sur la Lune (g/6) : nouvelle période ? (c) Quelle raideur k faut-il à un ressort portant m = 0,20 kg pour avoir la même période sur Terre ?
Barème par compétence : S'approprier 4, Réaliser 6, Valider 6, Communiquer 4 ; malus de forme identique à celui du sujet du parc ; report des niveaux 1 à 4 de la grille du kit, dont la ligne « gestion du temps ».
Séance facultative A — Calcul intégral sur données réelles (50 minutes)
À partir du fichier a(t) du chariot d'atelier : intégration numérique par la méthode des rectangles sur des pas de 0,1 s pour reconstruire v(t) puis x(t) sur le tronçon de freinage ; comparer la distance obtenue à v_D²/(2a) et à la mesure au ruban. Discuter la dérive de l'intégration (bruit, décalage de zéro de l'accéléromètre) : pourquoi les centrales inertielles des avions et des téléphones recalent-elles régulièrement leur position ?
Séance facultative B — Ondes et électricité (50 minutes)
- Doppler : radar routier (source fixe, réflecteur mobile → double décalage) ; calculer la vitesse d'une voiture pour un décalage de 2 kHz à 24 GHz (≈ 12,5 m/s, soit 45 km/h).
- Transformateur : le poste du parc de S kVA alimente une charge de 250 kW à cos φ = 0,85 : suffit-il ? Pertes Joule dans 200 m de câble de résistance 0,05 Ω pour la même puissance sous 400 V puis sous 30 kV.
- Polarisation : schéma des lunettes 3D et des deux projecteurs ; lien avec les antennes verticales des radios de Kinshasa (onde polarisée verticalement).
Pour aller plus loin en RDC
- Inga : puissance d'un groupe, hauteur de chute et débit ; énergie potentielle de l'eau du fleuve convertie en électricité, même bilan E_p → E_c → électrique que sur le profil du coaster.
- Transport : vitesse angulaire d'une roue de moto-taxi (wewa) à 40 km/h et accélération centripète d'un point de la jante ; comparer avec la Grande Roue.
Suite du parcours
Révisions Exétat au parc en mai : dissertation chronométrée, physique et probabilités corrigées en direct, méthodologie du jour J (programme REVISIONS_EXETAT).
Sources programme : HS4-PHY-CINEMATIQUE-MOUVEMENT-CIRCULAIRE, HS4-PHY-DYNAMIQUE-ENERGIE, HS4-PHY-OSCILLATEURS-PENDULE, HS4-PHY-ONDES-SON-DOPPLER, HS4-PHY-COURANT-ALTERNATIF-TRANSFORMATEURS, HS4-MAT-CALCUL-INTEGRAL, HS4-CIT-REVISIONS-EXETAT.
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