Extrait BAC STI2DBac Blanc 2022Physique-chimie et mathématiques
EXERCICE 1 : Fabriquer des vagues artificielles lors des JO de 2024
Les jeux olympiques représentent un évènement sportif majeur, qui a lieu tous les quatre ans. Paris accueillera les jeux olympiques en 2024, tandis que ceux de 2020 auront lieu à Tokyo.
De nouveaux sports, tels que le surf, ont été ajoutés aux quarante disciplines existantes, ce qui contraint les pays d’accueil à disposer de nouveaux équipements.
Ainsi, un projet de piscine à vague sur la Ville de Sevran, en Île-de-France, est à l’étude et devrait voir le jour en 2023. Il s’agit ici, de construire un parc de loisir, notamment aquatique ;
dans lequel viendrait s’intégrer les plans d’eaux olympiques. Concernant la piscine dédiée à la pratique du surf, une technologie inédite permettra d’obtenir 1 000 vagues par heure alors que
les technologies des piscines actuelles sont en dessous de cette performance.
Document : Plan du projet de Sevran
1. Donner la définition d'une onde mécanique progressive.
2. A l'aide de l’énoncé, déterminer la fréquence f des vagues formées. Donner le résultat en décimal avec 2 chiffres significatifs.
3. Calculer la période T de ces vagues.
4. En exploitant la photo, déterminer la longueur d'onde λ des vagues formées.
5. En déduire la vitesse de propagation c de la vague à la surface de l'eau.
EXERCICE 2 : Les tsunamis aux vagues destructrices
Les tsunamis se forment généralement à la suite de divers phénomènes tels que les éruptions volcaniques sous-marines, les glissements de terrains, les chutes d’astéroïdes dans les
océans. Le cas le plus fréquent reste celui des séismes dont l’épicentre se trouve sous l’océan. En 2011 un séisme de magnitude 9,0 a eu lieu au large du Japon. L’épicentre était localisé
sous l’océan Pacifique, à une distance d de 370 km au Nord-Est du Japon. Les études montrent que l’onde sismique, générée par le mouvement de subduction des deux plaques tectoniques
avoisinantes, a atteint la côte japonaise après un temps t de 150 s. Le séisme a été ressentie à 14 h 46 min 00 s heure locale soit à 5 h 46 min 00 s dans l’échelle de temps universel (UTC).
L'heure UTC est l'heure de référence mondiale et signifie "temps universel coordonné".
Document : Formation d'un tsunami
6. Déterminer l’heure locale à laquelle s’est formé le tsunami au large du Japon. Exprimer chaque durée au format -h-min-s
7. Calculer la vitesse de propagation vs de l’onde sismique en m/s. Donner le résultat en notation scientifique.
Ce séisme sous-marin a été à l’origine d’un énorme tsunami qui traversa tout l’océan pacifique. De nombreux pays ont été touchés par la houle. L’île de Nihu ku Hiva, située dans l’archipel des marquises, a été touchée à 17 h 49 min 00 s dans l’échelle de temps universel. Cette île se trouve à une distance D de 9 900 km de l’épicentre du séisme.
8. Déterminer la durée Δt de propagation du tsunami pour atteindre l’île de Nihu ku Hiva.
9. Déterminer la vitesse moyenne vt de propagation du tsunami en m/s.
Lorsque le tsunami arrive à une distance d1 de 4,4 km des côtes, l'eau est aspirée et se retire de la rive.
10. Déterminer la durée τ dont dispose un habitant au bord de mer pour se mettre à l’abri dès lors que la mer se retire.