Ce document propose la correction détaillée d'un exercice scientifique issu d'une épreuve de Baccalauréat Scientifique (Bac S), session 2016 pour le centre des Antilles-Guyane. Plus précisément, il s'intéresse à l'exercice III intitulé « Raole, l'avion du futur », noté sur 5 points. Le texte de l'épreuve s'appuie sur des informations extraites d'un site internet d'information scientifique pour analyser la faisabilité et la cohérence des données techniques relatives à un projet d'avion propulsé par l'énergie solaire.
L'étude repose sur une vérification rigoureuse des données énergétiques d'un vol de longue durée. L'énoncé amène les élèves à analyser l'apport de l'énergie solaire au cours du vol du projet d'avion Raole, avec une revendication initiale d'un apport énergétique de l'ordre de 25 %. Pour valider ou infirmer cette affirmation, la démarche méthodique guidée dans la correction s'articule autour de plusieurs grandeurs physiques fondamentales.
Dans un premier temps, le calcul de l'énergie totale nécessaire au fonctionnement du moteur électrique pour un vol d'une durée spécifiée (50 heures) est réalisé en convertissant les unités usuelles, notamment les heures en secondes et la puissance en watts. L'énergie nécessaire est ainsi obtenue en multipliant la puissance en vol de croisière par la durée totale du vol, en considérant que la phase de décollage est négligeable.
Dans un second temps, la correction évalue l'énergie fournie par les cellules photovoltaïques qui recouvrent l'appareil. En s'appuyant sur le nombre total de cellules photovoltaïques et sur leur surface unitaire, la surface totale de captation est déterminée. À partir de cette surface et en tenant compte d'une part de l'énergie solaire reçue, le calcul intègre également les pertes liées à l'environnement, notamment le fait qu'une partie de l'énergie solaire est renvoyée dans l'espace (estimée à 30 %, ce qui laisse 70 % d'énergie réellement disponible).
Enfin, le calcul du rendement et le rapport entre l'énergie électrique fournie par les cellules et l'énergie totale nécessaire permettent d'aboutir au pourcentage réel d'apport de l'énergie solaire. Le résultat final obtenu dans le cadre de cette correction s'élève à environ 21 % (en effectuant le calcul avec les valeurs non arrondies), ce qui permet de nuancer et d'analyser la cohérence de l'affirmation initiale de 25 % lue sur le site internet.
Ce document de correction constitue un support de travail pertinent pour les lycéens préparant les épreuves scientifiques. Il illustre parfaitement la méthode attendue lors de la résolution de problèmes complexes mêlant conversions d'unités, exploitation de documents techniques et esprit critique face à des données chiffrées d'actualité scientifique.
L'utilisation de ce type de corrigé permet de structurer sa démarche de rédaction, d'apprendre à poser les formules littérales avant application numérique, et de s'entraîner à la validation critique des résultats obtenus. Les élèves peuvent ainsi s'exercer à identifier les différentes étapes de calcul menant à l'évaluation d'un rendement énergétique global.
L'exercice étudie la viabilité énergétique d'un projet d'avion solaire futuriste nommé Raole, en vérifiant si l'apport d'énergie solaire annoncé par un site scientifique est cohérent avec les calculs physiques fondés sur les données techniques fournies.
La durée totale du vol considérée pour l'évaluation de l'énergie nécessaire au fonctionnement du moteur électrique est de 50 heures, la durée du décollage étant jugée négligeable.
Le calcul détaillé montre que l'apport réel de l'énergie solaire se situe autour de 21 %, ce qui permet de qualifier la valeur de 25 % annoncée sur internet.
