AL7SN20TEPA0011 Corriges Des Exercices

download AL7SN20TEPA0011 Corriges Des Exercices

of 123

Transcript of AL7SN20TEPA0011 Corriges Des Exercices

  • Sciences de la vie et de la terreSeconde

    Corrigs des activits et des exercices

    Rdaction :

    Annag Le SommerCorinne Layec

    Michel AguelonYannick Gaudin

    Coordination :

    Jean-Michel Le Laounan

    Ce cours est la proprit du Cned. Les images et textes intgrs ce cours sont la proprit de leurs auteurs et/ou ayants droit respectifs. Tous ces lments font lobjet dune protection par les dispositions du code franais de la proprit intellectuelle ainsi que par les conventions internationales en vigueur. Ces contenus ne peuvent tre utiliss qu des ns strictement personnelles. Toute reproduction, utilisation collective quelque titre que ce soit, tout usage commercial, ou toute mise disposition de tiers dun cours

    ou dune uvre intgre ceux-ci sont strictement interdits.

    Cned-2010

    Cned Acadmie en ligne

  • Squence 1

    Correction des activits et des exercices

    3Corrig de la squence 1 SN20

    Sommaire

    Correction des activits du chapitre 1

    Correction des activits du chapitre 2

    Correction des exercices

    Correction du devoir autocorrectif n1

    Cned Acadmie en ligne

  • 5Corrig de la squence 1 SN20

    Activit des muscles, changes avec le sang, changes avec le milieuextrieur (pour des raisons de lisibilit, le schma a t dcompos en4 schmas).

    Le trajet du dioxygne Le trajet du glucose

    Le trajet du dioxyde de carbone

    Analyses de sang

    laide de prises de sang, on a mesur les quantits de dioxygne(O2), de dioxyde de carbone (CO2) et de glucose dans 1 mL de sang entrant dans un muscle et dans 1 mL de sang sortant dun muscle. Ces mesures ont t effectues au repos et durant un effort physique.

    On constate qu1 mL de sang entrant dans un muscle au repos ou leffort contient 200 L de O2, 490 L de CO2 et 900 L de glucose.On observe quun mL de sang sortant dun muscle au repos contient150 L de O2, 530 L de CO2 et 870 L de glucose. On note quun mL de sang sortant dun muscle leffort contient 20 L de O2, 700 L deCO2 et 500 L de glucose.

    Au repos comme leffort, le sang entrant dans le muscle contient toujours plus de O2 et de glucose mais toujours moins de CO2 que lesang sortant du muscle. On en conclut que les cellules musculaires consomment du O2 et du glucose alors quelles rejettent du CO2.

    Activit 1

    Activit 2

    Correction des activitsdu chapitre 1

    Cned Acadmie en ligne

  • 6 Corrig de la squence 1 SN20

    Au repos, les cellules musculaires consomment 200 150 = 50 L de O2 et 900-870 = 30 g de glucose par mL de sang les irrigant. Elles rejettent 530-490 = 40 L de CO2 dans chaque mL de sang les irri-gant. Durant leffort, elles consomment 20020 = 180 L de O2 et 900 500 = 400 g de glucose par mL de sang les irrigant. Elles rejet-tent 700 490 = 210 L de CO2 dans chaque mL de sang les irrigant.

    On en dduit que les cellules musculaires consomment plus de O2 et de glucose et rejettent plus de CO2 durant un effort physique quau repos.

    Un organe qui consomme du O2 et du glucose et qui rejette du CO2ralise la respiration (cellulaire). Ce phnomne permet de librer de lnergie utile aux cellules constituant lorgane

    nergie

    Maintienen viede la cellule

    Chaleur

    Schma reprsentant les changes entre les cellules musculaires au repos et le sang , ncessaires la production dnergie.

    nergie

    Maintienen viede la cellule

    Chaleur

    Contractionmusculaire

    Schma reprsentant les changes entre les cellules musculaires lef-fort et le sang , ncessaires la production dnergie.

    Cned Acadmie en ligne

  • 7Corrig de la squence 1 SN20

    Condition de la mesure

    Consommation dO2 mesure

    pour 2 mn

    Consommation moyenne dO2

    en litres par minute

    Consommation moyenne dO2 en litres par minute

    et par kgrepos 0.5 0.25 0.052

    effort modr(10 flexions/min)

    2 1 0.02

    effort intense(20 flexions/min)

    2.8 1.4 0.029

    Consommation moyenne dO2 en fonction de la frquence des flexions

    0

    10

    20

    30

    40

    0 10 20

    Frquencedes flexions

    Consommation d'oxygne(mL.min-1.kg-1)

    La consommation dO2 au repos est de 0.25 L par min.Elle augmente avec lintensit de leffort pour atteindre 2 L par min.

    Cette augmentation de la consommation dO2 est en relation avec une pro-duction dnergie plus importante par respiration des muscles en activit.

    Utiliser loutil informatique Trier les donnes en relation avec le sujet

    Construire le graphique reprsentant la VO2 en fonction de la puis-sance de leffort, laide dun tableur (voir aide n 2).

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    0 50 100 150 200 250 300

    Puissancede l'effort(Watt)

    Consommation d'O2(L)

    Activit 3

    Activit 4

    Cned Acadmie en ligne

  • 8 Corrig de la squence 1 SN20

    Ces rsultats sont-ils en accord avec les rsultats exprimentaux pr-cdents.

    La consommation dO2 augmente avec la puissance de leffort, en accord avec les rsultats exprimentaux prcdents.

    Quelles informations supplmentaires apportentils quant la puissance de leffort pouvant tre fourni et au volume de dioxygne consomm. On constate que pour un effort suprieur 275 W, le volume dO2

    consomm naugmente plus, il y a donc une limite au volume dO2pouvant tre consomm. Cest la VO2 max.

    Ce maximum de volume de dioxygne consomm = VO2 max dter-mine ainsi une puissance maximale de leffort physique pouvant tre produit, au-del de ce seuil, le sportif tombe dpuisement.

    Les valeurs de la VO2 sont variables suivant diffrents facteurs :

    La VO2 max diminue globalement avec lage, La VO2 max est en moyenne plus leve chez les hommes que les

    femmes, par ex pour un mme sport, la course de fond ,la VO2max exprime en (mL.min 1.kg 1) varie de 61 70 chez les hommes et de 55 70 chez les femmes.

    La VO2max est variable suivant le sport pratiqu.

    Les sports pour lesquels les VO2max sont les plus leves sont : La course de fond avec une VO2max (exprime en mL.min

    1.kg 1) allant de 61-70 chez les hommes et de 55 70 chez les femmes.

    Le Cyclisme avec une VO2max (exprime en mL.min 1.kg 1), allant

    de 62-76 chez les hommes et de 49 65 chez les femmes. Le ski de fond avec VO2max (exprime en mL.min

    1.kg 1), allant de 60 80 chez les hommes et de 57 70 chez les femmes.

    Ce sont des sports dendurance, ncessitant des efforts continus sur des priodes longues.

    En comparaison, lhaltrophilie est un sport ncessitant des efforts inten-ses mais brefs, les VO2max releves (exprimes en mL.min

    1.kg 1), chez ces sportifs sont les plus faibles. (Allant de 39-50 chez les hommes et de 36 49 chez les femmes.)

    La VO2 max dpend entre autres du nombre de globules rouges, or notre organisme fabrique une hormone EPO stimulant la production de glo-bules rouges. En consquence la prise dEPO stimule la production de globules et augmente donc la VO2max.

    Dautres moyens artificiels augmentent la VO2 max comme des substi-tues de transporteurs sanguins = pseudo globules rouges.

    Activit 5Activit 5

    Activit 6Activit 6

    Cned Acadmie en ligne

  • 9Corrig de la squence 1 SN20

    Ces moyens artificiels sont dangereux pour lorganisme, pouvant causer des troubles de la circulation, des maladies immunitaires, des hyperten-sions, ou encore des cancers de la moelle osseuse

    Lentranement en altitude stimule galement la production de globu-les rouge du fait de la rarfaction de loxygne avec laltitude, cest unerponse adaptative de lorganisme face aux contraintes de lenvironne-ment.

    Lecture chiffre du graphique

    Pour un effort intense, la consommation de glucose par minute= 750 : 40 = 18,75 mg.min 1

    Pour un effort modr, la consommation de glucose par minute= 350: 40 = 8,75 mg.min 1

    Pour un effort lger, la consommation de glucose par minute= 200: 40 = 5 mg.min 1

    La consommation de glucose = nutriments, augmente en fonction delintensit de leffort.

    Nouveau problme Notre alimentation est discontinue comment notreorganisme rpond aux besoins en nutriments, des muscles en activit.

    Adopter une dmarche explicative et laborer une synthse

    Guide dexploitation : ceci est un exemple de raisonnement, les docu-ments peuvent tre utiliss dans un autre ordre.

    Document 1 : dterminer la localisation et les formes de rserves de nutriments dans lorganisme.

    Document 2 : quelle est la relation entre le glucose et le glycogne.

    Document 3 : comment volue la quantit de glycogne en fonction de la puissance de lexercice.

    Mettre en relation ces constats avec le document 2 et vos connaissan-ces concernant les besoins du muscle en nutriments (ex glucose).

    Daprs le document 1, on constate que notre organisme possde des rserves de nutriments au niveau du foie, des muscles et du tissu adi-peux, les rserves sont sous diffrentes formes (lipides et glycogne).

    Daprs le doc. 2, le glycogne est form de plusieurs molcules de glu-cose lies entre elles. Cette molcule peut tre dgrade pour librer desmolcules de glucose. Donc la molcule de glycogne correspond unerserve de molcules de glucose.

    Document 3 : La dgradation du glycogne augmente avec lintensit de lexercice, or on sait que les cellules musculaires ont besoin de plus deglucose lors dun effort physique, donc elles dgradent leurs molculesde glycogne en glucose (doc 2) pour produire leur nergie : elles utili-sent des rserves.

    Activit 7

    Activit 8

    Cned Acadmie en ligne

  • 10 Corrig de la squence 1 SN20

    Synthse : Les besoins en nutriments (glucose) des cellules musculai-res augmentent galement pendant un effort physique. Ils sont satisfaits en utilisant des rserves de nutriments contenues dans le foie, dans les muscles et dans les tissus graisseux.

    Autre dmarche possible :

    Document 1 : dterminer la localisation et les formes de rserves de nutriments dans lorganisme.

    Document 3 : comment volue la quantit de glycogne en fonction de la puissance de lexercice.

    Daprs vos connaissances, quels sont les besoins en glucose des muscles en activit.

    Document 2 : quelle est la relation entre le glucose et le glycogne.

    Faire une synthse pour rpondre au problme pos.

    Daprs le document 1, on constate que notre organisme possde des rserves de nutriments au niveau du foie, des muscles et du tissu adi-peux, les rserves sont sous diffrentes formes (lipides et glycogne).

    (Document 3) On observe que la dgradation du glycogne augmente avec lintensit de lexercice, or on sait que les cellules musculaires ont besoin de plus de glucose lors dun effort physique, pour produire leur nergie, quelle est la relation entre le glycogne et le glucose ?

    Daprs le doc. 2, le glycogne est form de plusieurs molcules de glu-cose lies entre elles. Cette molcule peut tre dgrade pour librer des molcules de glucose. Donc la molcule de glycogne correspond une rserve de molcules de glucose, qui peut tre mobilise au cours dun travail musculaire.

    Synthse : Les besoins en nutriments (glucose) des cellules musculai-res augmentent galement pendant un effort physique. Ils sont satisfaits en utilisant des rserves de nutriments contenues dans le foie, dans les muscles et dans les tissus graisseux.

    Cned Acadmie en ligne

  • 11Corrig de la squence 1 SN20

    Dfinition du volume courant = volume dair qui entre dans les poumonspendant une inspiration. Dure des enregistrements = 20 secondesDlimitation dun cycle ventilatoire sur le graphique obtenu au repos.

    Volume d'air (L)

    Temps (s)

    EI

    I : inspirationE : expiration

    Cyclerespiratoire

    Tableau rempli grce aux donnes des graphiques

    Nombre de cycles ventilatoires

    Volume courant (moyen) des inspirations

    Unit LitresRepos 6 0,5

    Effort 10 1

    Tableau rempli grce aux donnes du tableau prcdent

    Frquence ventilatoire Dbit ventilatoire

    condition

    Unit Cycles par minute L.min 1

    Repos 18 9

    Effort 27 27

    Dtermination graphique de la frquence cardiaque au repos : onconstate quau repos la FC est denviron 60 battements par minute.

    Description de lvolution de la FC leffort : on constate que ds ledbut de leffort la FC augmente : elle augmente rapidement puisqueau bout dune minute elle atteint 120 battements par minute. Pendantle reste de la dure de leffort la FC reste peu prs stable (elle est de130 battements par minute la fin de leffort).

    Dire pourquoi on peut parler de phase de rcupration : on constateque la fin de leffort la FC diminue progressivement et quil faut 3minutes (pour cet effort qui en a dur 6) avant de retrouver la valeur derepos. Cette priode au cours de laquelle le cur reprend progressive-ment son rythme de repos est nomme phase de rcupration.

    Activit 1

    Activit 2

    Correction des activitsdu chapitre 2

    Cned Acadmie en ligne

  • 12 Corrig de la squence 1 SN20

    Tableau rcapitulatif des 4 expriences et de leurs rsultats :

    Expriencedeau

    Devenir de leau

    1 Veine cave Sort par lartre pulmonaire

    2 Veine pulmonaire Sort par lartre aorte

    3 Artre pulmonaire Ne rentre pas !

    4 Artre aorte Ne rentre pas !

    Mouvement de leau au niveau de chaque type de vaisseau reli au cur :

    et Lgendes sur lorganisation interne du cur

    Valvules

    ventriculegauche (9)

    ventriculedroit (5)

    musclecardiaque (10)

    veinespulmonaires (7)

    veine cavesuprieure (1)

    veine caveinfrieure (4)

    oreillettegauche (8)oreillette

    droite (3)

    artre aorte (6)

    artrepulmonaire (2)

    Ce vaisseauest reli auxPOUMONS

    Ce vaisseauest reli auxPOUMONS

    Ce vaisseauest reli auxORGANES

    Ce vaisseauest reli auxORGANES

    Circulation du sang :

    Trait veine pulmonaire : repasser en rouge car il sagit du sang arri-vant des poumons (donc riche en O2).

    Activit 3Activit 3

    Activit 4Activit 4

    Cned Acadmie en ligne

  • 13Corrig de la squence 1 SN20

    Trait veine cave : repasser en bleu car il sagit du sang arrivant des organes (donc pauvre en O2).

    Trait artre pulmonaire : repasser en bleu car il sagit du sang qui part vers les poumons (donc pauvre en O2)

    Trait artre aorte : repasser en rouge car il sagit du sang qui part versles organes (donc riche en O2).

    Rdaction des observations qui permettent de dduire le nom de la phase illustre par chaque dessin :Dessin de gauche : on observe que le sang arrive dans les oreillettes par les veines et scoule dans les ventricules. On en dduit quil sagit de la diastole gnraleDessin du milieu : on observe que la paroi des oreillettes est contrac-te et que celles-ci sont vides alors que les ventricules sont pleins de sang. On en dduit quil sagit de la systole auriculaire. Dessin de droite : on observe que la paroi des ventricules est contrac-te et que ceux-ci se vident de leur contenu dans les artres. On en dduit quil sagit de la systole ventriculaire

    Reprage de chacune des phases du cycle cardiaque dans le graphique : On sait que les ventricules se vident du sang qui les remplit pendant la systole ventriculaire et se remplissent de sang en deux temps : la diastole gnrale suivie de la systole auriculaire. Il faut donc reprer sur le graphi-que le moment o les ventricules se remplissent et celui o ils se vident.

    Dtermination graphique du VES : le VES est le volume de sang qui quitte les ventricules pendant la systole ventriculaire.

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    Volume de sangdans les ventricules (mL)

    Temps (s)Un cycle cardiaque

    (dure moyenne : 0,8 s au repos)

    VES

    diastolegnrale

    systoleauriculaire

    systoleventriculaire

    La valeur du VES est de 120 40 = 80 mL.

    Calcul du dbit cardiaque, connaissant le VES et la frquence cardia-que : DC = VES x FC = 80 x 70 = 5600 mL.min 1 soit 5,6 L.min 1

    Activit 5Activit 5

    Cned Acadmie en ligne

  • 14 Corrig de la squence 1 SN20

    Calcul de la dure dun cycle cardiaque :Au repos FC = 60 soit 1 battement par seconde : chaque cycle cardia-que dure une seconde.A leffort FC = 120 soit 2 battements par seconde : chaque cycle car-diaque dure donc 0,5 s.

    Constats sur le niveau de remplissage et de vidage des ventricules leffort

    On constate que la fin de la systole auriculaire il y a 130 mL de sang dans les ventricules au lieu de 120 au repos : les ventricules se remplissent donc plus quau repos.

    On constate qu la fin de la systole ventriculaire il ny a plus que 10 mL de sang dans les ventricules au lieu de 40 au repos : les ventri-cules se vident donc mieux quau repos.

    VES effort = 130 10 = 120 mL

    En bilan on peut donc dire que leffort le cur bat plus vite (les cycles cardiaques durent deux fois moins longtemps) et se contracte plus fort (le VES augmente).

    Dbit cardiaque leffort = VES x FC : 120 x 120 = 14,4 L.min 1

    Entre le repos et leffort, le dbit cardiaque est donc pass de 5,6 L.min 1

    14,4 L.min 1.

    Signification de lexpression pression diastolique : cest la pression exerce par le sang sur la paroi de lartre aorte lorsque le cur est en diastole.Signification de lexpression pression systolique : cest la pression exer-ce sur la paroi de lartre aorte au moment de la systole ventriculaire, cest dire lorsque le sang est projet dans lartre par la contraction du ventricule gauche : cest elle la pression la plus leve des deux.

    Dtermination graphique de la PAS et de la PAD :

    80

    100

    120

    140

    Pression(mm de mercure)

    Temps (s)0,8 s

    PAS

    PAS : pression artrielle systoloique

    PAD : pression artrielle diastoloique

    PAD

    La PAS a une valeur de 130 mm de mercure

    La PAD a une valeur de 80 mm de mercure

    Activit 6Activit 6

    Activit 7Activit 7

    Cned Acadmie en ligne

  • 15Corrig de la squence 1 SN20

    Description de lvolution de la pression artrielle lorsque lorganisme ralise un effort physique, puis dans la priode de repos qui suit : on constate que les PAS et PAD qui ont respectivement une valeur de 120 et 80 mm de mercure augmentent toutes les deux ds le dbut de leffort, passant respectivement 190 et 100 mm de mercure.

    La PAS augmente beaucoup plus que la PAD puisquelle subit augmenta-tion de 70 mm de mercure contre 20 pour la PAD

    Lorsque leffort sarrte, les deux valeurs de la pression artrielle dimi-nuent et retrouvent les valeurs de repos au bout de 2mn30.

    Lgendes du schma de lappareil ventilatoire : poumons (2), alvole (5), bronche (3), bronchiole (4), trache (1). Flches au niveau du nez pour indiquer lentre et la sortie dair :

    Flche entrante (air inspir) en rouge et flche sortante en bleu (air expir = qui a perdu une partie de son O2).

    Valeur du dbit ventilatoire au repos et leffort : voir correction de lactivit 1.

    Lgendes du schma dalvole : 1= air alvolaire 2= vaisseaux san-guin (capillaire) 3= sang pauvre en O2 4= sang riche en O2 (recharg en O2) 5= air riche en O2 (air inspir) 6= air pauvre en O2 (air expir)

    Les flches rouges partent des molcules dO2 et se dirigent dans le capillaire sanguin.

    La ventilation sert renouveler lair dans les alvoles pulmonaires = remplacer lair appauvri en O2 par de lair plus riche (air de lat-mosphre qui contient 21% dO2). Si le dbit ventilatoire augmente cela signifie que lair est davantage renouvel dans les alvoles : ainsi chaque minute davantage de molcules dO2 peuvent passer dans le sang. Cette modification est donc fondamentale pour la ralisation dun effort car une fois dans le sang, les molcules dO2 sont transpor-tes jusquaux muscles qui en ont besoin.

    On constate que le dbit sanguin dans les muscles est de 1,2 L.min 1

    au repos et de 22 L.min 1 : dans ce cas, les muscles reoivent 18 fois plus de sang leffort quau repos !

    On peut donc dire que les muscles profitent de laugmentation du dbit cardiaque qui se produit leffort.

    Le fait quils reoivent un plus grand dbit sanguin est favorable lef-fort puisque cela signifie quil leur arrive chaque minute un plus grand nombre de molcule dO2.

    On constate que parmi les organes cits dans le graphique, les muscles et le myocarde voient leur dbit sanguin augmenter leffort alors que celui du cerveau nest pas modifi et que celui des reins diminue.

    Les organes cits dans le graphique peuvent donc tre classs en trois catgories.

    Activit 8Activit 8

    Activit 9Activit 9

    Activit 10Activit 10

    Cned Acadmie en ligne

  • 16 Corrig de la squence 1 SN20

    On constate que le sang oxygn qui quitte le ventricule gauche pour aller au cerveau ne passe dans aucun organe avant darriver desti-nation. De mme, le sang oxygn va directement du ventricule gau-che aux muscles.

    Le sang passe donc dans un organe ou dans un autre mais jamais dans deux organes suivre : on en dduit que les diffrents organes de la circulation gnrale sont disposs en drivation les uns par rap-port aux autres.

    Cette disposition fait que le sang qui sort du cur se partage entre les diffrents organes : ainsi tous les organes reoivent du sang qui vient des poumons sans tre pass dans un autre organe o il se serait ap-pauvri en O2 (cela aurait t le cas si les organes avaient t disposs en srie !).

    La fume de cigarette inhale par les fumeurs se retrouve dans la tra-che, puis dans les bronches et les bronchioles : ces voies respiratoi-res reoivent donc les nombreuses substances toxiques et irritantes. Celles-ci sont lorigine de lpaississement de la paroi des bronches et bronchioles entranant leur rtrcissement progressif.

    Les personnes atteintes de BPCO ont un dbit ventilatoire diminu : lair nest donc pas correctement renouvel dans leurs alvoles pul-monaires.

    A cause de cela, le sang ne se recharge pas correctement en O2 lors-quil passe au contact des alvoles. Cela explique donc lhypoxmie.

    Du coup, les organes reoivent du sang qui nest pas aussi charg en O2 quil le devraitils y prlvent quand mme lO2 dont ils ont besoin et le sang, encore plus appauvri, retourne aux poumons o il ne peut pas faire le plein en O2 ! Voil pourquoi ces personnes sont tout le temps essouffles, mme au repos !

    Activit 11Activit 11

    Activit 12Activit 12

    Cned Acadmie en ligne

  • 17Corrig de la squence 1 SN20

    On observe que la VO2 max de la marathonienne est infrieure celle du marathonien. (Donner des valeurs chiffres), donc la quan-tit de dioxygne disponible pour les muscles sollicits au cours dun effort physique est moins importante ; en consquence la production dnergie par les muscles sera moindre et les performances aussi.

    On observe que la VO2max est lie (en partie) la quantit de globules rouges, en consquence la stimulation de la production de globules rouges par lEPO entrane une augmentation de la VO2max.

    Or daprs la question prcdente, les performances physiques sont en relation avec la VO2max ; donc la prise dEPO, en augmentant la quantit dO2 disponible pour les muscles augmente les performances physiques.

    La prise dEPO est une pratique dangereuse pour la sant.

    On constate une amlioration des performances de 23 et 26 % pour les lots confiserie et ptes, alors quelle nest de 3% pour le lot tmoin, donc les glucides sont les nutriments exploits par les muscles, pour produire de lnergie, ncessaire au travail musculaire

    Les confiseries sont des sucres rapides (ils peuvent tre utiliss immdia-tement par les muscles), les ptes sont des sucres lents (ils doivent tre transforms en petites molcules avant dtre utiliss par les muscles).

    En considrant les rsultats des expriences, on constate une amlio-ration des performances de 23 % avec un apport supplmentaire en sucres rapides, contre 26 % avec un supplment en sucres lents.En consquence, lapport en sucres lents, depuis longtemps prco-nis , constitue une source de nutriments qui se diffuse lentementdans lorganisme au fur mesure de leur transformation en sucres rapides, exploitables par les muscles .Lapport accru, actuellement prconis de sucres rapides constitue une source de nutriments immdiatement exploitable par les muscles.Lvolution du rgime alimentaire des sportifs permet de couvrir les besoins des muscles immdiatement et sur une priode plus longue, au cours de leffort physique.

    On constate que pour des efforts croissants de 50 200 W, la FC aug-mente avec lintensit de leffort : de 115 battements par minute pour un effort de 50 W elle passe 180 pour une intensit deffort de 200 W.

    Dfinition du VES : voir cours.On constate que lorsque lorganisme ralise un effort le VES, qui est

    Exercice 1Exercice 1

    RemarqueRemarque

    Exercice 2Exercice 2

    Exercice 3Exercice 3

    Correction des exercicesde la squence 1

    Cned Acadmie en ligne

  • 18 Corrig de la squence 1 SN20

    de 70 mL au repos, passe 120 mL, mais quil naugmente pas avec lintensit de leffort. Il diminue mme pour un effort de 200 W (110 mL) par rapport un effort de 150 W.

    Le VES ne peut donc pas dpasser 120 mL.

    DC = VES x FC

    Intensit deleffort

    0 (repos) 50 W 100 W 150 W 200 W

    FC x VES =DC (L.mn1)

    70 x 70 = 4,9

    115 x120=13,8

    135 x120 =16,2

    165 x120 =19,8

    180 x110 = 19,8

    00 50 100 150 200

    100

    200

    5

    10

    15

    20

    25

    volume d'jection systolique(mL)

    Frquence cardiaque(battements.min-1) ET

    Dbit cardiaque(L.min-1)

    Intensit de l'effort(W)

    Volumed'jectionsystolique

    Frquencecardiaque

    On constate que pour des efforts croissants de 50 200 W, la FC aug-mente avec lintensit de leffort. Il nen est pas de mme pour le VES puisquil augmente avec lintensit de leffort mais seulement jusqu une certaine valeur.On peut donc dire que le cur rpond leffort en augmentant sa fr-quence et son VES par rapport au repos, mais, une fois dans leffort, rpond des situations deffort dintensit croissante en augmentant sa frquence. Cela augmente le dbit cardiaque et fait circuler le sang plus vite dans lorganisme.Pour des efforts trs intenses le VES tend diminuer, ce qui est un facteur limitant pour laugmentation du dbit cardiaque. On touche l la limite physiologique de lorganisme qui, si la situation perdure, se retrouve dans une situation dpuisement.

    Cned Acadmie en ligne

  • 19Corrig de la squence 1 SN20

    Le dbit sanguin dun organe est le volume de sang qui passe dans cet organe par minute. A leffort, le dbit sanguin dans les muscles en activit augmente.

    On constate que en A lartriole a un plus grand diam-tre que en B : elle est dilate. Ltat A est donc ltat de vaso-dilatation, alors que ltat B est ltat de vasoconstriction.Daprs le texte du document, la vasodilatation rsulte du relchement des fibres musculaires de la paroi de lartriole alors que la vasocons-triction rsulte, linverse, de contraction de ces fibres musculaires.

    On constate que chez lanimal ayant effectu un effort il y a 1700 capil-laires ouverts par mm2 de muscle alors quil ny en a que 200 leffort. Lors dun effort, des capillaires ferms au repos peuvent donc souvrir.

    Le document nous informe quil y a deux sortes de capillaires : les capillaires directs dans lesquels le sang circule en permanence parce quils sont tout le temps ouverts et les capillaires intermittents qui sont soit ouverts (image de gauche) soit ferms (image de droite), selon ltat des sphincters situs leur entre.

    On peut mettre cette information en relation avec lobservation faite dans le tableau : les capillaires qui taient ferms au repos et se sont ouverts leffort (1500 capillaires) sont des capillaires intermittents dont les sphincters se relchent lorsque leffort commence.

    Lorsquun effort commence, le dbit sanguin dans les muscles actifs augmente. Deux mcanismes vasculaires permettent davantage de sang de passer dans ces organes :

    La vasodilatation des artrioles par lesquelles le sang entre dans un muscle : cette dilatation correspond une augmentation du diam-tre de lartriole, ce qui permet davantage de sang dentrer dans le muscle.

    Louverture des capillaires intermittents qui taient ferms au repos grce au relchement des sphincters situs leur entre. Cela per-met au sang supplmentaire arriv par les artrioles de circuler lintrieur du muscle : ainsi les cellules musculaires en activit sont mieux irrigues et donc mieux approvisionnes en dioxygne et nutriments.

    Exercice 4Exercice 4

    Cned Acadmie en ligne

  • 20 Corrig de la squence 1 SN20

    Restitution de connaissances

    La VO2 max est la consommation maximale de dioxygne par minute par kg.

    Ce paramtre est variable suivant lge, le sexe, lentranement spor-tif, (le dopage lEPO)

    La pression artrielle est la pression exerce par le sang sur la paroi des artres proches du cur, notamment lartre aorte.

    La pression du sang sur la paroi des grosses artres proches du cur nest pas constante : elle se modifie au cours du temps car lors des systoles ventriculaires du sang est expuls avec force des ventricules dans les artres, ce qui y provoque une forte pression, mais comme immdiatement ce volume sanguin scoule dans le rseau artriel, la pression dans les artres proches du cur chute, jusqu ce que la prochaine systole projette un nouveau volume de sang dans cette zone artrielle.

    Ainsi, la pression artrielle varie rythmiquement entre deux valeurs extrmes : la pression systolique qui a une valeur leve et la pres-sion diastolique qui a une valeur plus faible. Ce rythme de variation est synchrone avec le rythme cardiaque (synchrone = qui se fait dans le mme temps).

    Exploitation de documents et utilisation des connaissances

    On constate que, pour des vitesses de course comprises entre 12 et22 km.h 1, plus la course est rapide plus la consommation de dioxy-gne par lorganisme est importante : elle est de 50 mL. min 1.kg 1 16 km.h 1 et de 74 mL. min 1.kg 1 22km. h 1. Par contre pour une course 24 km.h 1, la consommation de dioxygne reste 74 mL. min 1.kg 1 : il y a donc une consommation dO2 maximale.

    Nous savons que le dioxygne sert, avec les nutriments, produire lnergie ncessaire au fonctionnement des cellules, notamment mus-culaires. Or plus la course est rapide plus les cellules musculaires des jambes sont sollicites : elles doivent produire plus dnergie et pour cela accrotre leur consommation de dioxygne (et de nutriments). Cest pourquoi plus la course est rapide plus la consommation de dioxygne par lorganisme augmente.

    Partie 1Partie 1

    Partie 2Partie 2

    Exercice 1Exercice 1

    Correction du devoirautocorrectif n1

    Cned Acadmie en ligne

  • Nous savons aussi quil existe cependant une consommation dO2maximale lie diffrents facteurs (dont des facteurs sanguins). Cette consommation maximale est la VO2max de lindividu. Lindividu qui a ralis ces mesures a donc une VO2max de 74mL. min

    1.kg 1.

    On constate que plus la vitesse de course est importante plus la fr-quence cardiaque est leve : elle est de 128 battements par minute 12 km.h 1 et de 182 24 km.h 1.

    Nous savons que le cur est lorgane qui met le sang en mouvement : plus la frquence cardiaque est leve, plus le dbit cardiaque est important. Cela signifie que le sang circule plus vite dans lorganisme. Le dioxygne tant transport par le sang, une augmentation du dbit sanguin permet un meilleur approvisionnement des organes en O2.

    Laugmentation de la frquence cardiaque est donc une rponse adapte laugmentation de la vitesse de la course puisquen aug-mentant le dbit cardiaque, elle permet daugmenter lapport dO2aux muscles qui ont des besoins croissants en nergie.

    On observe que le temps de course pour les preuves ralises Mexico est plus long (allant de 1/10 de seconde en plus pour les petites distances jusques 18 min pour un marathon), donc les per-formances Mexico sont moins bonnes (temps de couse plus long), compares avec celles obtenues au niveau de la mer.

    On observe sur le graphe du document 2 que la VO2max diminue avec laltitude. A Mexico qui se trouve 2235 m daltitude, la VO2 max est denviron 95 % de ce quelle est au niveau de la mer (100 %), soit une diminution de 5 %.

    Le document 3 nous indique que la quantit dO2 disponible dans lair diminue avec laltitude, Mexico tant en altitude, cela explique la diminution de la VO2max.

    Les muscles en activit consomment de loxygne et du glucose afin de produire de lnergie. Aussi une diminution de la VO2 max entrane une diminution de la quantit dnergie produite et donc un travail musculaire moins efficace, do une baisse des performances Mexico.

    Exercice 2Exercice 2

    21Corrig de la squence 1 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Squence 2

    Correction des activits et des exercices

    Sommaire

    Correction des activits du chapitre 1

    Correction des activits du chapitre 2

    Correction des exercices

    23Corrig de la squence 2 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • 25Corrig de la squence 2 SN20

    Parmi les causes cites, celles qui font augmenter la pression art-rielle dans la journe sont : lactivit musculaire ( sortie dans le document 1), les repas ( djeuner dans le document) et les mo-tions (film la tlvision dans le document).

    Une des causes cites fait diminuer la pression artrielle : le sommeil (ou peut-tre est-ce la position allonge).

    Nous constatons que la diminution de la pression sanguine dans les sinus carotidiens est suivie dune augmentation de la frquence car-diaque et quune augmentation de la pression est au contraire suivie dune diminution de la frquence cardiaque.

    Nous pouvons en dduire que les modifications de pression sanguine dans les sinus carotidiens sont bien dtectes puisque lorganisme y ragit en modifiant son activit cardiaque. Il doit donc y avoir, dans les sinus carotidiens, des capteurs sensibles la pression sanguine.

    Une augmentation de la frquence cardiaque entrane une augmenta-tion du dbit cardiaque puisque les systoles, cest--dire lexpulsion de sang dans les artres, sont plus frquentes. Cette augmentation du dbit sanguin provoque une hausse de la pression artrielle (voir chapitre 2 de la squence 1).

    Laugmentation de la frquence cardiaque qui a lieu suite une dimi-nution de la pression soppose donc la baisse de pression en la faisant r-augmenter pour la ramener son niveau normal .

    linverse, suite une augmentation de la pression sanguine, la diminution de la frquence cardiaque qui se produit provoque une baisse du dbit cardiaque qui contribue faire diminuer la pression artrielle, et la ramener sa valeur normale .

    Dans les deux cas, la modification de la frquence cardiaque apporte bien une correction la modification de pression sanguine qui la provoque.

    Ide dexprience permettant de mettre en vidence lexistence debarorcepteurs dans la crosse aortique : il faut provoquer une aug-mentation et/ou une diminution de la pression sanguine dans la crosse aortique et vrifier que lorganisme ragit par modification de la frquence cardiaque.

    Comme pour les sinus aortiques, des ligatures places au bon endroit permettraient dobtenir une augmentation ou une diminution de la pression sanguine dans la crosse aortique.

    Activit 1Activit 1

    Activit 2Activit 2

    Activit 3Activit 3

    Correction des activitsdu chapitre 1

    Cned Acadmie en ligne

  • 26 Corrig de la squence 2 SN20

    Pour provoquer une diminution de la pression sanguine dans la crosse aortique il faut ligaturer laorte tout de suite la sortie du cur (voir document 2) : ainsi on empche le sang darriver dans la crosse.

    Pour provoquer une hausse de la pression sanguine cet endroit, il faut ligaturer laorte aprs la crosse aortique mais galement ligaturer les deux carotides leur base pour empcher le sang de partir par les carotides et lobliger saccumuler dans la crosse aortique.

    ces ides dexpriences sont logiques mais leur mise en uvre est dli-cate : si on ferme laorte et les artres carotides, lanimal ne survivra que quelques secondes.

    Puisque des barorcepteurs existent dans la crosse aortique on doit voir dans le 1er cas la frquence cardiaque de lanimal augmenter pour r

    tenter de contrer la baisse de pression dtecte et dans le second cas la frquence cardiaque devrait diminuer.

    Lorsque la pression sanguine dans les sinus carotidiens est de 60 mmde mercure, les messages nerveux vhiculs par les nerfs de Hring comportent 10 signaux lectriques (pendant la dure de lenregistre-ment) alors quil y en a 19 (pour la mme dure) lorsque la pression sanguine est de 100 mm de mercure.

    Nous constatons que lorsque la pression sanguine est de 140 mm de mercure il y a plus de 19 signaux lectriques dans le message nerveux et pour une pression de 180 mm de mercure encore davantage.

    Nous en dduisons quune augmentation de la pression artrielle dans les sinus carotidiens est traduite sous la forme dune augmen-tation du nombre de signaux lectriques dans les messages nerveux des nerfs de Hring (message nerveux plus intense) et une baisse de la pression sous la forme dune diminution de ces signaux (message nerveux moins intense).

    On constate que le nerf A prend naissance dans le bulbe rachidien mais ne passe pas dans la moelle pinire. Cest donc lui le nerf car-diaque crnien : son nom est nerf parasympathique.

    On constate que le nerf B prend naissance dans le bulbe rachidien et passe dans la moelle pinire : cest donc un nerf rachidien. Le nerf cardiaque rachidien a pour nom nerf sympathique.

    On constate que lorsque les nerfs parasympathiques sont coups lafrquence cardiaque est de 108 battements.mn-1 alors que lorsque linnervation est normale elle est de 76.

    Lorsque des nerfs sont coups, lorgane ne reoit plus les messages nerveux de ce nerf. Ici, nous constatons donc que le cur priv des messages nerveux des nerfs parasympathiques bat plus vite que lors-quil les reoit : nous en dduisons que les messages nerveux des nerfs parasympathiques ont un effet ralentisseur sur le cur.

    RemarqueRemarque

    Activit 4Activit 4

    Activit 5Activit 5

    Activit 6Activit 6

    Cned Acadmie en ligne

  • 27Corrig de la squence 2 SN20

    On constate que lorsque les nerfs parasympathiques et sympathiques sont coups la frquence cardiaque est de 92 battements.mn-1 alors quavec les nerfs parasympathiques sectionns mais les nerfs sympa-thiques intacts elle est de 108.

    Lorsquil ne reoit pas les messages nerveux des nerfs sympathiques le cur bat donc plus lentement que lorsquil les reoit : nous en dduisons que les messages nerveux des nerfs sympathiques ont un effet acclrateur sur le cur.

    On constate que alors que tous les nerfs sont sectionns le cur bat quand mme ! Ce ne sont donc pas les messages nerveux qui arrivent par les nerfs qui le font fonctionner. Il fonctionne de manire auto-nome, il est automatique.

    On constate que la stimulation des nerfs parasympathiques donne au cur une frquence de 48 battements.mn-1 alors que lorsque sans stimulation elle est de 92.

    Les messages nerveux artificiels crs dans les nerfs parasympathi-ques par la stimulation ont donc un effet ralentisseur sur le cur. Les expriences de section avaient permis de conclure cet effet ralentis-seur : on a donc ici une confirmation.

    On constate que la stimulation des nerfs sympathiques donne au cur une frquence de 132 battements.mn-1 alors que lorsque sans stimulation elle est de 92.

    Les messages nerveux artificiels crs dans les nerfs sympathiques par la stimulation ont donc un effet acclrateur sur le cur. Cest ce que nous avions dduit des expriences de section : on a donc ici galement une confirmation.

    On constate que lorsque la pression artrielle est suprieure la nor-male les messages nerveux qui circulent dans les nerfs parasympa-thiques comportent davantage de signaux lectriques : ils sont donc plus intenses que lorsque la pression est normale.

    Nous savons que les messages nerveux qui circulent dans les nerfs parasympathiques diminuent la frquence cardiaque. On en dduit quune intensification des messages nerveux dans ce nerf a pour effet de diminuer la frquence cardiaque.

    On constate que lorsque la pression artrielle est suprieure la nor-male les messages nerveux qui circulent dans les nerfs sympathiques comportent moins de signaux lectriques : ils sont donc moins inten-ses que lorsque la pression est normale.

    Nous savons que les messages nerveux qui circulent dans les nerfs sympathiques ont pour effet daugmenter la frquence cardiaque. Si ces messages nerveux sont moins intenses, le cur est moins acc-lr, ce qui a un effet ralentisseur .

    Activit 7Activit 7

    Cned Acadmie en ligne

  • 28 Corrig de la squence 2 SN20

    Nous voyons donc que en cas dhypertension, les deux nerfs cardia-ques contribuent faire baisser la frquence cardiaque. Les systoles tant moins rapproches, le dbit cardiaque diminue et donc la pres-sion du sang dans les artres galement.

    On constate que dans un cas dhypotension au contraire, les messa-ges nerveux qui circulent dans les nerfs parasympathiques sont moins intenses que lorsque la pression est normale. Compte tenu de leffet de ces messages nerveux, cela a pour consquence de faire augmen-ter la frquence cardiaque.

    Les messages nerveux qui circulent dans les nerfs sympathiques quant eux comportent davantage de signaux lectriques que lors-que la pression sanguine est normale. Compte tenu de leffet de ces messages nerveux, cette intensification a pour consquence laug-mentation de la frquence cardiaque.

    Dans les cas dhypotension les deux nerfs cardiaques contribuent donc faire augmenter la frquence cardiaque. Les systoles sont donc plus rapproches, ce qui fait augmenter le dbit cardiaque et donc la pression du sang dans les artres.

    La rgulation de la pression artrielle repose sur lexistence de cap-teurs, les barorcepteurs, sensibles la valeur de la pression art-rielle. Les barorcepteurs sont donc des rcepteurs sensoriels. Les stimulus sont les variations de la valeur de la pression artrielle lors-quelles scartent de la fourchette normale.

    La pression artrielle est une composante interne notre corps. Les baro-rcepteurs sont donc des rcepteurs sensoriels sensibles un stimulus dorigine interne.

    En rponse la dtection dune variation de pression artrielle par les baro-rcepteurs, cest la modification du rythme cardiaque qui permet de rta-blir la pression artrielle normale. Le cur est donc lorgane effecteur de la boucle nerveuse. Il faut en effet bien se rappeler que lorgane effecteur est, comme son nom lindique, celui qui effectue la raction au stimulus.

    Dans ce cas, la raction est une modification de la frquence cardiaque, cest--dire du rythme de contraction du cur.

    Les barorcepteurs sont associs aux nerfs de Hring et de Cyon dont les messages nerveux dpendent de la valeur de la pression artrielle dtecte par les barorcepteurs. Ces nerfs sont donc les nerfs sensitifs de la boucle.

    Les modifications de la frquence cardiaque sont commandes par les nerfs sympathiques et parasympathiques. Ce sont donc les voies de contrle de lorgane effecteur, autrement dit les nerfs moteurs !

    Les nerfs sensitifs se terminent dans le bulbe rachidien. Les nerfs moteurs y prennent naissance. Le bulbe rachidien est donc le centre nerveux qui intgre les informations sensitives et labore les messages nerveux moteurs.

    Activit 8Activit 8

    RemarqueRemarque

    Cned Acadmie en ligne

  • 29Corrig de la squence 2 SN20

    Schma de lorganisation du systme de rgulation de la pression artrielle :

    barorcepteursinusiens

    barorcepteuraortiques

    COEUR

    bulberachidien

    nerfs deCyon

    nerfs deHring

    nerfsparasympathiques

    nerfssympathiques

    variation de lapression artrielle

    modification de la frquence cardiaque

    Documents du chapitre permettant de remplir le tableau :

    Document 5 : messages nerveux dans les nerfs de Hring et de Cyon.

    Document 9 : messages nerveux dans les nerfs cardiaques.9

    Document 3 : frquence cardiaque.

    Valeur de la pression artrielle normaleSuprieure

    la normaleInfrieure la

    normaleNiveau de stimulation des barorcepteurs normal suprieur infrieur

    Intensit des messagesnerveux

    Nerfs de Hring et de Cyon ++ +++ +

    Nerfs cardiaques sympathiques ++ + +++

    Nerfs cardiaques parasympa-thiques

    ++ +++ +

    Frquence cardiaque normale diminue augmente

    La correction dune hypotension a pour point de dpart la diminution de la stimulation des barorcepteurs par rapport la normale. Ceux-ci crent donc des messages nerveux moins intenses. Ces messages sensitifs circulent dans les nerfs de Hring et de Cyon et arrivent dans un centre nerveux du bulbe rachidien. Celui-ci augmente lintensit des messages nerveux moteurs qui circulent dans les nerfs sympa-thiques et diminue lintensit des messages nerveux moteurs dans les nerfs parasympathiques. Il en rsulte une augmentation de la fr-quence cardiaque qui fait augmenter le dbit cardiaque et par voie de consquence la pression artrielle : la pression artrielle est ainsi ramene sa valeur normale (lhypotension est corrige).

    Activit 9Activit 9

    Cned Acadmie en ligne

  • 30 Corrig de la squence 2 SN20

    Recenser sur les documents proposs les diffrents types de trauma-tisme, pouvant affecter le systme locomoteur.

    Les diffrents types de traumatisme, pouvant affecter le systme loco-moteur sont : rupture du muscle ou claquage (document 1) ;11 fracture osseuse (document 2) ;22 longation musculaire/dchirure (document 3) ;33 rupture du tendon (document 4).44

    Complter le schma propos, en localisant et en identifiant les diff-rents traumatismes relevs prcdemment.

    Les diffrentes lsions possibles dun membre

    Entorse(rupture des ligaments)

    Dchirure musculaire

    Fracture osseuse

    Rupture de tendon

    Document 6 : Les trois partiesde la patte postrieure de gre-nouille

    Activit 1Activit 1

    Activit 2Activit 2

    Correction des activitsdu chapitre 2

    Cned Acadmie en ligne

  • 31Corrig de la squence 2 SN20

    Document 7 :7 Lorganisation musculo-squelettique dune jambe de grenouille

    Lauteur de lexercice ne sait pas quelle chelle les photos et les schmas correspondants vont tre imprims. Les valeurs qui suivent sont donc uniquement indicatives. Par contre vous devez retrouver les rapports des paisseurs et des longueurs.

    Largeur du muscle Longueur du muscle

    Flexion de la patte (muscle contract) 3 16

    Extension de la patte (muscle relch) 2 17.5

    Quand il se contracte, le muscle gagne 50 % dpaisseur

    ((3-2)*100/2)perd 8.5 % de longueur((17.5 16)*100/17.5)

    Attention, un schma doit TOUJOURS tre lgend et titr.

    Tissu daspect fibreux. Les fibres sont fines, allonges et prsentent des stries.

    Activit 1Activit 1

    Cned Acadmie en ligne

  • 32 Corrig de la squence 2 SN20

    Taille du diamtre dune fibre : 60 m.

    On constate que la fibre musculaire est forme dune suite dlments unitaires. Au cours de la contraction, les lments unitaires se rac-courcissent.

    Les muscles sont forms de fibres musculaires, elles mmes formes des lments unitaires vus prcdemment. Le raccourcissement du muscle est du au raccourcissement des fibres musculaires. Le raccour-cissement de ces dernires est d laddition de tous les petits raccour-cissements des lments unitaires. Contracter un muscle cest donc dclencher le raccourcissement de millions dlments unitaires visi-bles uniquement au microscope lectronique. Cest laddition de tous ces raccourcissements minuscules qui produit un mouvement visible.

    Reprer les mouvements de flexion et dextension de la jambe.

    Activit 4Activit 4

    Activit 5Activit 5

    Cned Acadmie en ligne

  • 33Corrig de la squence 2 SN20

    La contraction du muscle suprieur de la cuisse entrane lextension de la jambe.

    Aprs section des tendons de ce muscle, il ny a plus lextension.

    Le tendon est donc responsable du mouvement de la jambe car il per-met de transmettre los auquel il est accroch la force produite par le raccourcissement de son muscle.

    Bras contract lgend

    Bras dcontract lgend

    La contraction du biceps entrane son raccourcissement. En se rac-courcissant, il tire sur les tendons qui le terminent et donc tire sur les os auxquels ils sont accrochs, en loccurrence, lomoplate et le radius. Cette traction fait pivoter le radius sur larticulation du coude.

    En saisissant les pattes on peut essayer de les faire bouger, comme sictait les muscles (enlevs) qui les faisaient bouger. On verrait alors o sont les articulations, les limites du mouvement et si entre les arti-culations, cest--dire au niveau de los, on ne pourrait pas avoir aussi une possibilit de mouvement.

    Activit 6Activit 6

    Cned Acadmie en ligne

  • 34 Corrig de la squence 2 SN20

    Localisation des articulations de la patte de grenouille

    Au niveau du bassin, larticulation de la hanche est en creux. Au niveau du fmur larticulation est en relief. Les deux parties sont de forme complmentaires et peuvent semboter lune dans lautre.

    Le cartilage qui tapisse les parties au contact, aussi bien la partie arti-culaire du bassin que la partie articulaire du fmur est destin ajus-ter prcisment les formes et encaisser les chocs. Il est lquivalent des parties souples places entre les morceaux dun pont. Cette partie souple encaisse les vibrations, les dilatations thermiques, voire les sismes sans que les parties rigides du pont ne soient abmes (dans certaines limites videmment). Le cartilage amortit ainsi les chocs. Songez que si vous sautez cloche-pied, et que vous pesiez 50 kg, chaque saut cest 45 kg (votre poids moins le poids de la jambe dap-pui) qui tombe sur la tte du fmur !

    0

    80

    100

    120

    0,8 1,6 Temps (s)

    Pression artrielle(mm de mercure)

    Signaux nerveuxdans le nerf

    de Hring

    Localisation des articulations de la patte de grenouille

    Cned Acadmie en ligne

  • 35Corrig de la squence 2 SN20

    Madame X manque dentranement en gnral puisquelle mne une vie sdentaire sans activit physique durant lanne.

    Elle ne sest pas chauffe avant de skier.

    Leffort a t important pendant 3 jours.

    la vue des diffrents lments cliniques, on peut penser un tire-ment ou un claquage musculaire. Lentorse semble exclure car elle na pas signal de mouvement anormal et excessif.

    De la mme faon on doit pouvoir exclure la fracture osseuse car il ny a pas de dformation

    Une personne qui souhaite effectuer des activits sportives dans de bonnes conditions doit :

    Se prparer hors priode d'effort par une activit physique rgulire ;

    S'chauffer avant leffort pour prparer les muscles et les articulations ;

    S'tirer aprs leffort ;

    Ne pas faire d'exercice pas trop intense et rptitif ;

    S'hydrater pour couvrir les pertes en eau, lies lactivit physique ;

    S'alimenter de faon varie et quilibre pour couvrir les besoins du muscle en activit (voir chapitre 1).

    Conclusion

    Organes Rle Lsions possibles

    TendonTransmet los la traction du muscle

    Entorse

    Muscle

    Se contractepour dplacer lesos auquel il estattach

    tirement, claquage

    Os

    Armature desmembres (pour les os squeletti-ques). Supportdes muscles

    Fracture

    Articulation

    Permet le dpla-cement dun os par rapport lautre (systmeembot et lubri-fi)

    Rupture des liga-ments

    Activit 7Activit 7

    Activit 8Activit 8

    Cned Acadmie en ligne

  • 36 Corrig de la squence 2 SN20

    A cette chelle de temps, on observe que la pression artrielle varierythmiquement (en 0,8 seconde) entre deux extrmes. Cette alter-nance de pression leve (120 mm de mercure) et basse (80 mm demercure) correspond lalternance des phases du cycle cardiaque : lapression du sang dans les vaisseaux proches du cur est importanteau moment de la contraction cardiaque (systole ventriculaire) car dusang y est projet depuis les ventricules, puis dcrot dans les instantsqui suivent (diastole gnrale du cur) du fait que le sang sloignedans les vaisseaux. Ainsi la pression artrielle varie sans cesse entresa valeur systolique et sa valeur diastolique.

    On constate que lorsque la pression est leve (pression systolique)les signaux nerveux dans les nerfs de Hring sont nombreux et, au fur et mesure que la pression dcrot vers la pression diastolique, lessignaux nerveux deviennent moins nombreux.

    On sait que les nerfs de Hring sont relis des rcepteurs sensibles la valeur de la pression sanguine (barorcepteurs) situs dans la paroides sinus carotidiens.

    On sait galement plus la pression est leve plus les barorcepteurscrent de signaux lectriques, signaux qui circulent ensuite dans lesnerfs de Hring.

    Lors de la systole ventriculaire, le sang ject exerce une pression impor-tante sur la paroi des sinus carotidiens : cela stimule les barorcepteursqui crent des signaux lectriques qui circulent dans les nerfs de Hring.Dans les centimes de seconde qui suivent, le sang scoulant plus loindans les artres, la pression du sang dans les sinus carotidiens diminueet les barorcepteurs sont moins stimuls : ils mettent donc moins designaux nerveux jusqu la systole ventriculaire suivante.

    Les nerfs de Hring et les nerfs de Cyon prennent tous deux naissanceau niveau de rcepteurs sensoriels nomms barorcepteurs. Il sagitde rcepteurs sensibles la pression du sang. Ils sont situs dans laparoi de la crosse aortique pour les nerfs de Cyon et dans les sinuscarotidiens pour les nerfs de Hring.

    On constate que tant que la pression artrielle natteint pas 25 mm de mer-cure, il ny a de message nerveux dans aucun des deux types de nerfs.

    Pour des pressions artrielles comprises entre 25 et 50 mm de mer-cure, seuls les nerfs de Hring vhiculent des messages nerveux, dontlintensit augmente avec la valeur de la pression (elle atteint 0,7 lors-que la pression artrielle est de 50 mm de mercure). Ce nest que pour

    Exercice 1Exercice 1

    Exercice 2Exercice 2

    Correction des exercicesde la squence 2

    Cned Acadmie en ligne

  • 37Corrig de la squence 2 SN20

    des pressions dau moins 50 mm de mercure que les nerfs de Cyon sont eux aussi parcourus par des messages nerveux.

    De ces observations on peut dduire que : ni les barorcepteurs situs dans la paroi des sinus carotidiens ni

    ceux situs dans la paroi de la crosse aortique ne peuvent dtecter les trs faibles pressions sanguines.

    Les barorcepteurs des sinus carotidiens ragissent des pressions plus faibles que ceux situs dans la paroi de la crosse aortique.

    On constate que, partir dune pression de 50 mm de mercure, les deux nerfs vhiculent des messages nerveux mais que ceux du nerf de Hring sont toujours plus intenses que ceux du nerf de Cyon. Par exemple, lors-que la pression artrielle est de 100 mm de mercure, lintensit des mes-sages nerveux est de 3 dans les nerfs de Hring pour seulement de 1,5 dans les nerfs de Cyon.

    On peut galement voir que, partir de pressions artrielles de 150 mm de mercure, lintensit des messages nerveux dans les nerfs de Hring ne varie plus mme si la pression sanguine augmente, alors que linten-sit des messages dans les nerfs de Cyon continue daugmenter si la pression augmente.

    On en dduit que les barorcepteurs sinusiens ne sont pas perfor-mants pour dtecter des pressions suprieures 150 mm de mercure.

    En conclusion on peut donc dire que les barorcepteurs sinusiens sont sensibles aux pressions trs faibles ( partir de 25 mm de mercure), mais ne sont pas performants pour dtecter des pressions suprieures 150 mm de mercure. linverse, les barorcepteurs aortiques qui, eux ne ragissent pas des pressions trs faibles, rendent compte, travers lintensit des messages neveux quils mettent, des pressions leves comprises entre 150 et 175 mm de mercure.

    Les deux types de rcepteurs sont donc complmentaires.

    Deux types de nerfs sont relis au cur : deux nerfs parasympathi-ques dont les messages nerveux ralentissent le cur et deux nerfs sympathiques dont les messages nerveux acclrent le cur.

    On constate que la 1re action qui est une stimulation qui fait passer la frquence cardiaque de 80 120 battements par minute.

    Cette stimulation a donc cr des messages nerveux qui ont acclr le cur.

    On en dduit que la stimulation a t porte sur le nerf sympathique.

    On constate que la 2nde action qui est elle aussi une stimulation a fait passer la frquence cardiaque de 80 40 battements par minute.

    Cette stimulation a donc cr des messages nerveux qui ont ralenti le cur.

    Exercice 3Exercice 3

    Cned Acadmie en ligne

  • 38 Corrig de la squence 2 SN20

    On en dduit que la stimulation a t porte sur le nerf parasympathique.

    On constate que la 3e action qui est une section a fait passer la fr-quence cardiaque de 80 150 battements par minute.

    Cette section, qui a pour consquence laugmentation de la frquencecardiaque, a donc manifestement supprim des messages nerveux qui ralentissaient le cur.

    On en dduit que cest le nerf parasympathique qui a t sectionn.

    On constate que la dernire action qui est une section a fait passer lafrquence cardiaque de 150 100 battements par minute.

    Cette section, qui a pour consquence la diminution de la frquence car-diaque, a donc supprim des messages nerveux qui acclraient le cur.

    On en dduit que cest le nerf sympathique qui a t sectionn.

    a) Un muscle stri squelettique est constitu de fibres musculairesstries. Ce sont des cellules allonges, qui parcourent toute la lon-gueur du muscle.

    b) Au cours de la ralisation dun mouvement, le muscle mobilis en secontractant exerce une traction sur los, entranant son dplacement.

    c) Au niveau dune articulation, la complmentarit de forme des os permetleur mobilit relative, la prsence de synovie favorise les mouvements.

    Deux exemples de lsions : Dchirure musculaire : lsion des fibres musculaires, empchant

    leur raccourcissement. Le muscle ne peut donc plus se contracter.Les segments osseux en relation avec le muscle restent immobiles.

    Lsion dun tendon dun muscle : la contraction du muscle nexerce plusalors de traction sur le segment osseux, ce qui entrane son immobilit.

    Schma dun mouvement de flexion du pied

    Tendon

    Muscle contract

    Tendon

    segmentsosseux

    Fmur(cuisse)

    Tibia et pron(jambe)

    Pied

    Exercice 4Exercice 4

    Exercice 5Exercice 5

    Cned Acadmie en ligne

  • 39Corrig de la squence 2 SN20

    Le muscle considr se contracte, se raccourcit et tire sur les tendons attachs un des os du pied.

    Le muscle exerce dons une traction sur le pied qui se relve.

    Tendon

    Muscle contract

    Tendon

    segmentsosseux

    Fmur(cuisse)

    articulationdu genou

    articulationde la cheville

    Tibia et pron(jambe)

    Pied

    Une articulation se situe au niveau de la jonction de plusieurs segments osseux, mobiles les uns par rapport aux autres.

    La complmentarit de forme des os permet leur mobilit relative, la pr-sence de synovie favorise les mouvements.

    Larticulation est un systme embot et lubrifi qui permet le mouve-ment relatif des os.

    Cned Acadmie en ligne

  • Correction des activits et des exercices

    Sommaire

    Correction des activits du chapitre 1

    Correction des activits du chapitre 2

    Correction des exercices

    Squence 3

    41Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Correction des activitsdu chapitre 1

    ge rel vnements

    4600 MaFormation des plantes du systme solaire dont la Terre

    2700 MaPlus anciennes traces de vie fossile (stromatolithes) attestant de laprsence de cyanobactries

    1800 MaAugmentation de la teneur endioxygne de latmosphre.

    1000 Ma Premires cellules noyau

    540 MaExplosion du cambrien. Dbut de lre primaire

    65 MaExtinctions massives (dont les dinosaures) marquant le dbut delre tertiaire

    7 MaPlus ancien reprsentant de la lignehumaine (Toumai).

    100 000 ansPremiers hommes modernes (hommes de Cro-Magnon).

    On ne peut pas fixer avec prcision lapparition de la vie sur Terre. Leschercheurs estiment que cette vie a pu apparatre il y a 3500 Ma. Lestraces incontestables dune activit biologique remontent 2800 Ma.

    4600 Ma sont reprsents par 1 anne soit 365 jours. Il en dcoulequune journe reprsentera 4600/365= 12,6 Ma et quune heurereprsentera 4600/365X24= 0,52 Ma soit 520000 ans.

    lchelle dune anne les plantes du systme solaire se sont for-mes le 1 janvier 0h et notre poque actuelle se place le 31 dcem-bre minuit.

    Les plus anciennes traces du vivant sont apparues il y a 2700 Ma.

    Ramene lchelle dune anne on obtient : 2700 /12,6 = 224,28 jours avant le prsent.

    lchelle dune anne la vie est donc prsente de manire incontes-table depuis le 22 mai.

    La mme dmarche situe le dbut de lre primaire, marque par lexplo-sion du cambrien, 42 jours avant le 31 dcembre soit le 20 novembre.

    Les extinctions de lre secondaire ont eu lieu il y a 65 Ma soit 65/12,6= 5,15 jours soit 5 jours 3 heures et 36 minutes.

    Activit 1Activit 1

    43Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Sur notre calendrier, des millions despces dont les dinosaures ont dis-paru le 26 dcembre au moment du journal de 20 heures (environ) Le plus ancien reprsentant de la ligne humaine (Toumai) est apparu le 31 dcembre 13 heures 19 minutes et 48 secondes avant le gong de minuit.La prsence de lhomme moderne est atteste depuis 100000 ans soit 100000/520000 = 0,19 heures soit 11,4 minutes soit 11 minutes et 24 secondes.La prsence de lhomme moderne est donc atteste depuis le 31 dcem-bre 23 heures 48 minutes et 36 secondes.

    Jan. Fv. Mars Avril Mai Juin1 janvier 2009O heuresFormation des plantes du systme solaire 22 mai :

    prsence de la vie

    Juillet Aut Sept. Octobre Nov. Dc.

    20 novembre :dbut de lreprimaire

    26 dcembre :Fin de lre secondaire

    31 dcembre

    10 h 40 :Premier reprsentant de la ligne humaine

    23 h 48 :homme moderne

    Schma du systme solaireActivit 2Activit 2

    44 Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • 1) Plante 2) Astrode 3) Mtorite

    4) Satellite. 5) Comte 6) Galaxie

    7) toile 8) Astre

    Lexploration du systme solaire sappuie sur lenvoi de sondes mais exploite galement les matriaux dorigine extra-terrestre qui peuvent tomber la surface de la plante Terre. Pour en savoir plus.

    Quelques dates clefs : Le programme Apollo permet lhomme de poser pour la premire fois le pied sur la Lune. Ctait en 1969. Au cours des missions successives, les astronautes rapportent 400 kg de roches lunaires.

    Les sondes Voyager : propulses dans lespace en 1977, ces sondes aprs avoir renseign les scientifiques sur les plantes gazeuses poursui-vent leur chemin et quittent progressivement le systme solaire tout en continuant de transmettre des informations sur lespace interplantaire.

    Lexploration de Mars. La plante rouge a t approche pour la pre-mire fois, en 1965, par la sonde Mariner 4. En 1976, les modules de la mission Viking se posent sur le sol martien. Outre les instruments classiques, ces modules possdaient leur bord un laboratoire biolo-gique permettant de dtecter une ventuelle prsence de vie. Depuis, les missions sur Mars se succdent.

    On peut encore citer la Mission Cassini-Huygens qui explore actuelle-ment Saturne et ses lunes dont Titan.

    a)

    Distance au Soleil

    en km

    Distance au Soleil

    (millions km)

    Distance au Soleil (ua)

    Diamtre quatorial (en km)

    Masse volumique moyenne (g.cm3)

    Mercure 5,8.107 58 0,38

    Vnus 1,08.108 108 0,72 12104 5,24

    Terre 1,50.108 150 1 12796 5,52

    Mars 2,28 .108 228 1,52 6794 3,94

    Jupiter 7,78 .108 778 5,18 142894 1,33

    Saturne 1,42.109 1420 9,46 120536 0,69

    Uranus 2,870.109 2870 19,13 51118 1,3

    Neptune 4,49 .109 4490 29,93

    b) Lunit astronomique (ua) est une unit adapte aux distances trs grandes du systme solaire. Cela vite davoir employer des puis-sances de 10. Cette unit permet galement de situer les objets du systme solaire par rapport la Terre.

    Activit 3Activit 3

    45Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • On peut choisir comme chelle :

    En abscisse : 1cm = 1ua

    En ordonne : 1 cm = 0,5 g .cm-3

    On peut constituer deux groupes de plantes. Un premier groupe constitu de Jupiter, Uranus et Saturne.

    Ces plantes ont en commun une grande taille, une faible densit et sont loignes du Soleil.

    Le second groupe est constitu de Mars, Vnus et la Terre. Ces pla-ntes occupent la partie interne du systme solaire, sont de taille modeste et ont une densit leve.

    Ces donnes confirment les groupes raliss la question 5.

    En effet, Mars, Vnus et la Terre sont formes des mmes lments. Ce sont des plantes rocheuses.

    46 Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Jupiter, Uranus et Neptune sont des plantes gazeuses. Elles ne poss-dent pas de surface solide.

    Mars et Vnus sont des plantes telluriques car elles ressemblent la Terre

    Mercure tant situe proche du Soleil ressemblera aux plantes tel-luriques. On peut donc supposer quelle sera de taille modeste et sa densit sera relativement leve.

    Neptune qui gravite 30 ua du Soleil sera de type plante gazeuse ce qui implique une taille importante et une faible densit.

    Mercure sera constitu de silicium, oxygne, fer et nickel. Cette com-position chimique explique la forte densit des plantes telluriques.

    Neptune sera constitu dhlium et dhydrogne.

    Remarque : lien avec le cours de chimie : voyez la position de ces l-ements chimiques dans le tableau priodique et observez les proximits.

    Distance au Soleil (km)

    Distance au Soleil

    (millions km)

    Distance au Soleil (ua)

    Diamtre quatorial (km)

    Masse volumique moyenne (g.cm-3)

    Mercure 5,8.107 58 0,38 4878 5,43

    Vnus 1,08.108 108 0,72 12104 5,24

    Terre 1,50.108 150 1 12796 5,52

    Mars 2,28 .108 228 1,52 6794 3,94

    Jupiter 7,78 .108 778 5,18 142894 1,33

    Saturne 1,42.109 1420 9,46 120536 0,69

    Uranus 2,870.109 2870 19,13 51118 1,3

    Neptune 4,49 .109 4490 29,93 50538 1,76

    Composition chimiqueSeuls les atomes les plus abondants sont donns

    Mercure Silicium(Si) Oxygne(O) Fer(Fe) Nickel(Ni)Vnus Silicium(Si) Oxygne(O) Fer(Fe) Nickel(Ni)Terre Silicium(Si) Oxygne(O) Fer(Fe) Nickel(Ni)Mars Silicium(Si) Oxygne(O) Fer(Fe) Soufre(S)Jupiter Hydrogne(H), Hlium(He)Saturne Hydrogne(H) Hlium(He)Uranus Hydrogne(H) Hlium(He) glacesNeptune Hydrogne(H) Hlium(He) glaces

    La prsence de latmosphre se manifeste travers le dplacement des nuages mais galement par le vent parfois violent ou le dplace-ment de particules comme lors de lruption du volcan Islandais (voir doc 6 de lactivit 4).

    Activit 4Activit 4

    47Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Lozone (03) est un gaz qui se forme dans la haute atmosphre. Ce gaz absorbe les rayons UV mis par le Soleil et protge ainsi la vie mer-ge la surface des continents.

    L02 est prsent dans lair ou dissous dans leau. Les tres vivants pr-lvent dans leur environnement (eau ou air) de l02 pour la respiration et y rejettent du C02.

    Remarque : la vie sest dveloppe sans prsence doxygne. En effet, elatmosphre primitive de la Terre tait dpourvue dO2.

    Le maintient de la vie sur la plante Terre est dpendant de la prsence dO2 et dO3 dans latmosphre.

    Anthropique vient du mot grec anthropos qui signifie homme .

    Se chauffer, se dplacer en voiture par exemple entrane la libration de CO2 dans latmosphre.

    [Non attendu] Des mesures ralises au sommet dun volcan Mauna-Loa Hawa (donc loin de toutes activits industrielles) montrent que la concentration de CO2 tend augmenter de 0,5 % par an. La com-bustion des hydrocarbures et combustibles ainsi que la dforestation sont les principales raisons de cette augmentation.

    La concentration dautres gaz entrant dans la composition de latmos-phre tend galement augmenter de manire significative leffet de serre. On peut citer le mthane, les chlorofluorocarbures (CFC) pro-duits de lactivit industrielle ainsi que le dioxyde de soufre (produit par lutilisation des combustibles fossiles).

    Latmosphre est donc une couche fragile quil faut protger.

    Le problme rsoudre est donc le suivant : y a-t-il du vent sur la Lune ? Autrement dit, y a-t-il sur la Lune une atmosphre qui puisse tre anime de mouvements ?

    La premire tape consiste poser un constat en comparant les para-mtres physiques de 4 plantes et deux satellites du systme solaire.

    On peut se rappeler que latmosphre est une couche de gaz retenue par gravit la surface dune plante.

    Prenons comme rfrence la Terre qui possde une atmosphre. Vnus dont la masse est quasi identique celle de la Terre possde une atmosphre. Mercure dont la masse est 20 fois infrieure celle de la Terre ne possde pas datmosphre et Mars dont la masse est 10 fois infrieure celle de la Terre possde une atmosphre tnue (pres-sion atmosphrique 100 fois infrieure celle rgnant sur la Terre)

    Conformment ce que lon pouvait attendre, la masse dune plante, est bien un facteur dterminant .

    Ce paramtre nest cependant pas le seul. En effet, Titan dont la masse est infrieure celle de Mercure possde une atmosphre paisse (bien plus paisse que celle de Mars dune masse pourtant 5 fois suprieure).

    Activit 5Activit 5

    48 Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Quel autre paramtre pourrait-il tre dterminant ?

    On peut poser comme hypothse que la distance au Soleil est une don-ne importante.

    Calcul des vitesses de libration.

    Lorsque lon souhaite envoyer dans lespace un satellite, il doit tre propuls par des fuses dotes de moteurs puissants. La vitesse ncessaire pour quitter lattraction exerce par un astre est la vitesse de libration.

    Sur Terre, le calcul est le suivant :

    VL2 = 2 X 6,674210-11 X 5,98.1024/6398000 =124763101

    VL= 11169,74m.s-1 soit 11,16 km.s-1.

    Mercure Vnus Terre Mars Lune TitanMasse en kg 3,27.1023 4,87.1024 5,98. 1024 6,4.1023 7,35.1022 1,3.1023

    Rayon en m 243900 6052000 6398000 3397000 1738000 2560000

    Vitesse de libration en km.s-1

    4,22 10,36 11,16 5,01 2,37 2,6

    On constate, en examinant le graphique, que la vitesse dagitation des gaz sur Mercure est suprieure la vitesse de libration cest--dire la vitesse ncessaire pour chapper lattraction de lastre.

    Mercure ne peut donc retenir aucun gaz.

    La vitesse de libration sur Titan est infrieure la vitesse de libra-tion sur Mercure. Pourtant Titan possde une atmosphre. Comment lexpliquer ?

    Titan est situ loin du Soleil. Par consquent la vitesse dagitation des gaz est infrieure la vitesse dagitation de ces mmes gaz sur Mer-cure qui est proche du Soleil.

    Sur le graphique, on remarque que la vitesse de libration sur Titan est suprieure la vitesse dagitation du dioxyde de carbone par exemple.

    Sur Terre, la vitesse dagitation de lhydrogne est suprieure la vitesse de libration sur Terre. La Terre ne peut donc retenir lhydrogne.

    La Lune de ne peut pas possder datmosphre. Sa faible vitesse de libration lie sa petite masse ne permet pas cet astre de retenir les gaz. cette distance du Soleil, tous les gaz ont une vitesse dagita-tion suprieure la vitesse de libration.

    Sans atmosphre, aucun vent ne peut se manifester la surface de la Lune. Larticle est donc erron dun point de vue scientifique.

    Pour la petite histoire, le drapeau tait accroch verticalement sur le piquet comme il se doit mais en plus une tige horizontale partant du haut du piquet forait le tissu staler.

    49Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Hypothse 1 : leau se serait accumule dans latmosphre lors dpi-sodes de volcanisme intense.Hypothse 2 : leau aurait t apporte sur Terre par des comtes et/ou des astrodes.

    Pour un individu de 70 kg, le poids deau est de :

    65X70/100= 45,5 kg.

    La molcule deau (H20) est une molcule que lon qualifie de polaire.

    Cette proprit de la molcule deau lui permet dtre un remarquable solvant et de favoriser lassemblage des molcules.

    La molcule deau filtre les rayons UV nocifs pour le vivant mis par le Soleil.

    La vie est ainsi apparue dans leau il y a 3 milliards dannes sous forme de cyanobactries.

    0 10 100-10-100101

    102

    103

    104

    105

    106

    Temprature(en C)

    Pression(en Pa)

    Pressionatmosphrique

    terrestre

    Liquide

    Solide

    Fusion

    Solidification

    Condensation

    Evaporation

    Gaz

    Condensation

    Sublimation

    ltendre de faon importante sur la droite pour pouvoir atteindre la gamme de temprature vnusienne. On comprend cependant que la forte temprature rgnant sur Vnus ne permet leau dexister que sous forme gazeuse.

    Sur Mars leau ne peut exister que sous deux tats : solide ou gazeux. Cela est li sa faible pression atmosphrique. En fonction des tem-pratures, leau sur Mars passera donc directement de ltat gazeux ltat solide (condensation) ou inversement (sublimation).

    Sur Terre, la pression atmosphrique et lamplitude thermique permettent aux trois formes dexister : gazeuse (vapeur deau), liquide et solide.

    La Terre est donc par consquent la seule plante du systme solaire possdant de leau liquide.

    Activit 6Activit 6

    Activit 7Activit 7

    50 Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Si lhypothse des lves est juste cest dire si il y a bien proportion-nalit entre la distance la source lumineuse et lnergie reue alors je dois observer sur mon graphique une droite.

    Le paramtre mesur par les lves est lintensit lumineuse reue. Cette intensit lumineuse sexprime en Lux.

    Le paramtre que lon fait varier est la distance entre le luxmtre et la source de lumire.

    On obtient le graphique suivant

    0 20 40 60 80 100 120 140 1600

    5000

    10000

    15000

    20000

    25000

    30000

    35000

    40000

    45000

    50000

    55000

    60000

    Intensit lumineuse(Lux)

    Distance sonde photosensible-source de lumire (en cm)

    volution de l'intensit lumineuse reue en fonction de la distance sonde-source

    Lintensit lumineuse reue est une fonction dcroissante de la dis-tance la source de lumire.

    Conformment ce que lon pouvait attendre, lnergie reue diminue avec laugmentation de la distance.

    La relation entre ces deux grandeurs nest pas proportionnelle auquel cas la reprsentation graphique obtenue serait une droite.

    La relation entre ces deux grandeurs obit cependant une loi.

    Les mathmaticiens montrent que cette loi est de type : Y = k.1/X2.

    Cela signifie que lnergie reue varie en fonction de linverse du carr de la distance la lampe.

    Cette relation mise en vidence par le modle exprimental peut tre applique au systme solaire.

    Le modle permet de calculer la temprature pour Mercure, la Lune et dans une moindre mesure pour Mars (cart de 10C entre le modle numrique et la temprature relle)

    Activit 8Activit 8

    Activit 9Activit 9

    51Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Ce modle ne permet pas destimer la temprature la surface de Vnus et de la Terre pas plus qu la surface de Titan.

    Nous savons que le modle calcule la temprature en fonction de lnergie solaire reue par la surface dune plante, celle-ci dpen-dant de la distance au Soleil.

    Un autre paramtre non pris en compte par le modle est dterminant pour la temprature de Vnus, de la Terre et Titan et dans une moindre mesure Mars

    Dans tous les cas, ce paramtre permet daugmenter la temprature.

    On doit chercher les points commun Vnus, la Terre, Mars et Titan dune part et Mercure et la Lune de lautre.

    Nous savons que la Lune et Mercure nont pas datmosphre alors que Vnus, la Terre et Titan possdent une atmosphre paisse. Mars pos-sde une atmosphre tnue.

    Ces donnes nous permettent de poser lhypothse suivante ;

    Hypothse : La distance au Soleil nest pas le seul paramtre dterminant la temprature rgnant la surface dune plante. Un deuxime facteur semble galement trs important : la prsence dune atmosphre.

    On ne peut varier quun seul facteur la fois. Les autres doivent demeurer constants.

    Dans cette exprience, le facteur que lon fait varier est la prsence ou labsence de lenceinte de verre.

    Les facteurs qui doivent demeurer constants : lclairement, la temp-rature initiale, le positionnement de la sonde thermique.

    Seul le montage C est correct. Dans le montage A, la lampe nest pas positionne de la mme manire. Lclairement reu nest donc pas le mme.

    Dans le montage B, la sonde thermique du montage 1 est au-dessus du papier et non en dessous.

    Montage A

    Montage B

    Activit 10Activit 10

    52 Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Titre du graphique : volution de la temprature selon la prsence dune enceinte ou non.

    tape 1 : Description du graphique

    La temprature initiale est la mme dans lexprience 1 et dans lex-prience 2. Cette temprature est de 17,8C.

    Allure gnrale des courbes

    On constate que dans les deux expriences, la temprature du papier noir augmente au cours du temps.

    Recherche des points significatifs.

    On peut distinguer 3 parties sur les courbes obtenues.

    La temprature augmente dabord rapidement (au cours des 5 pre-mires minutes) puis lentement.

    Aprs 20 minutes, la temprature naugmente presque plus.

    Aprs 10 minutes, la temprature du papier est de 20,8C dans lex-prience 1 et de 23,5C dans lexprience 2.

    La temprature a donc augment de 3C dans lexprience 1 et de 5,7C dans lexprience 2.

    lissue de lexprience, la temprature du papier est de 26,8C dans le contexte de lexprience 2 et de 22,3 c dans le contexte de lexp-rience 1.

    La temprature a donc augment de 9C dans lexprience 2 et de 4,5C dans lexprience 1.

    La prsence dune enceinte de verre permet daugmenter de manire significative la temprature du papier noir.

    tape 2 : Interprtation du graphique.

    Utilisation de linformation 2. Le papier noir absorbe le rayonnement visible. Par consquent il schauffe. Il va donc mettre un rayonne-ment infrarouge.

    Dans le cas de lexprience 1, le rayonnement infrarouge est mis vers lextrieur.

    Dans le cas de lexprience 2, la vitre de verre ne laissant pas pas-ser le rayonnement infrarouge, celui-ci est absorb par le verre qui schauffe et rmet donc des infrarouges vers lextrieur mais gale-ment vers le papier.

    53Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Par consquent, le papier noir enferm dans un enceinte de verre reoit plus dnergie quun papier noir non enferm dans une enceinte de verre ce qui explique qu la fin de lexprience, sa temprature soit plus leve.

    On peut construire le schma suivant :

    Rayonnementvisible

    RayonnementsInfra-rouge(invisibles)l'paisseur desflches indiqueleur nergieet leur quantit

    a : mispar le papier noir

    b : mispar la vitre

    Papiernoir

    Verreb b

    b

    aab

    Le gaz le plus reprsent dans latmosphre est le diazote. On constatecependant que ce gaz ne prsente pas de bandes dabsorption entre2 et 30 m.

    Le dioxygne ne prsente pas non plus de bandes dabsorption entre 2 et 30 m.

    Cela signifie que ces deux gaz ne peuvent pas absorber le rayonne-ment infrarouge mis par la surface de la Terre.

    Trois gaz prsents dans latmosphre peuvent absorber le rayonne-ment infrarouge mis par la surface de la Terre. Il sagit du C02, du mthane et de la vapeur deau.

    Ces gaz peuvent donc jouer le rle de la vitre de lexprience prc-dente en pigeant le rayonnement infrarouge mis par la surface de la Terre. Ces gaz sont des gaz effet de serre.

    On constate que les gaz effet de serre sont des constituants minori-taires de latmosphre. Ces gaz jouent cependant un rle fondamentalen augmentant un peu la temprature terrestre qui devient alors posi-tive alors que sil ny avait que le Soleil et son loignement elle seraitngative. Du coup leau peut-tre liquide sur Terre.

    Une partie de lnergie solaire reue par la plante Terre (nergie inci-dente) est rflchie vers lespace. Cette nergie ne participe donc pas lchauffement de la plante.

    Activit 11

    54 Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • [Non attendu. On nomme albdo le rapport entre la quantit de lumire reue par une plante et la quantit renvoye.

    Le % dnergie solaire rflchie vers lespace varie dune plante lautre. Pour la Terre lalbdo est de 30 %.]

    70% de lnergie solaire est absorbe. La surface terrestre schauffe. Cette nergie est rmise sous forme de rayonnement infrarouge.

    En absence datmosphre, ce rayonnement se perdrait dans les-pace.

    Le CO2 et la vapeur deau de latmosphre terrestre absorbent ce rayonnement infrarouge. Une partie de ce rayonnement est rmis vers la surface de la Terre et lautre vers lespace.

    La surface de la Terre reoit donc de lnergie solaire directe et de lnergie de latmosphre (qui est de lnergie solaire indirecte). Plus dnergie implique une augmentation de temprature.

    En absence datmosphre, la surface de la Terre ne recevrait que de lnergie solaire directe.

    Remarque 1 : Au total toute lnergie qui arrive sur Terre en prove-1nance du Soleil finit par repartir vers lespace. Si cela ntait pas vrai la temprature ne ferait que monter de plus en plus.

    Remarque 2 : Chacun a certainement constat quen hiver, les nuits 2sont beaucoup plus froides lorsque le ciel est dgag que lorsque quil y a une couche nuageuse. Les nuages jouent le rle de couette empchant la faible chaleur de schapper trop vite vers lespace.

    55Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • La zone dhabitabilit est la zone autour dune toile o la prsence deau liquide est possible.

    Distance soleil plantes en ua :

    Mercure : 0,38

    Vnus : 0,72

    Terre : 1

    Mars : 1,5

    Zoned'habitabilit

    Mercu

    re

    Vnu

    sTer

    re

    Mars

    0 0,3 0,7

    0,95 1 1,5

    Hypothse du chercheur : il nest pas impossible que nous dcou-vrions sur Mars des traces dune activit biologique passe

    La plante Mars se situe la limite extrieure de la zone dhabitabi-lit. La prsence deau liquide est donc possible.

    Dautre part, sur le document 3, la photographie voque les lits de rivires assches.

    Le document 2 met en vidence la prsence sur Mars de ravines.

    Ces ravines pourraient avoir t creuses par des torrents deau liquide.

    La prsence dargile semble galement indiquer la prsence deau liquide.

    Nous savons que la vie est dpendante de leau liquide. La recherche de vie sur Mars est donc fonde sur le plan scientifique. Les recher-ches menes jusqu prsent nont cependant pas mis en vidence de traces biologiques.

    Activit 1Activit 1

    Correction des activitsdu chapitre 2

    56 Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Au cours du chapitre prcdent, nous avons dmontr que la prsence deau liquide tait dtermine par deux paramtres : la temprature et la pression atmosphrique.

    Si Mars a un jour, possd de leau liquide, alors les conditions de temprature et de pression taient ncessairement diffrentes des conditions actuelles. On peut esquisser un scnario.

    lorigine latmosphre de Mars tait beaucoup plus dense quac-tuellement. (La pression atmosphrique tait donc plus leve) Le fort taux de C02 engendrait un effet de serre important permettant une temprature positive et de leau liquide.

    Puis Mars a perdu une partie de son atmosphre (peut tre en raison de sa masse plus faible que celle de la Terre) ; leffet de serre est deve-nue trs faible et leau liquide a cess dexister la surface de Mars.

    Les recherches menes au cours des dernires annes montrent que la vie sur Terre, est parvenue se dvelopper dans des conditions extrmes (temprature, salinit).

    Elles montrent que les conditions physicochimiques qui permettent le dveloppement de la vie sont moins troites que ce que lon pou-vait penser.

    Ces conditions peuvent se retrouver ailleurs dans le systme solaire do lintrt des exobiologistes.

    Europe ne fait pas partie de la zone dhabitabilit du systme solaire et les conditions rgnant sa surface (-160C) nautorisent pas, en apparence, la prsence de la vie sur ce satellite de Jupiter.

    Pourtant les conditions sur Europe pourraient ressembler celles que lon trouve dans certaines zones de la Terre.

    La pression au fond de locan dEurope ne serait pas suprieure celle existant au fond de la fosse des Mariannes.

    La forte couche de glace dEurope peut tre compare celle situe au-dessus du lac Vostok et une activit hydrothermale pourrait tre lorigine de sources deau chaude en profondeur comme celles que lon peut rencontrer au niveau des dorsales ocaniques.

    Ces lments justifient les recherches conduites par les scientifiques sur Europe.

    Si les conclusions des scientifique sont exactes, trois lments ncessaires lapparition de la vie sont prsents sur Encelade : leau liquide, la matire organique et une source dnergie.

    Gliese est un toile moins massive et moins chaude que le Soleil. La zone dhabitabilit est donc plus proche de ltoile que dans le sys-tme solaire.

    Nous savons que la prsence dune atmosphre modifie la temprature. En effet leffet de serre peut apporter une nergie supplmentaire la plante et donc augmenter la temprature qui serait la sienne sans atmosphre.

    La composition de latmosphre est galement un facteur dterminant.

    Activit 2Activit 2

    Activit 3Activit 3

    57Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • 58 Corrig de la squence 3 SN20

    Gliese 581c et Gliese 581 d sont des plantes massives et de taille relativement modeste (bien que suprieure celle de la plante Terre).

    Ces caractristiques laissent penser que ce sont des plantes telluriques.

    La zone dhabitabilit autour de Gliese commencerait entre 0,08 et 0,11 UA et sachverait entre 0,2 et 0,3UA.

    Gliese c orbite 10 millions de km de son toile soit en UA : 106/150.106

    = 0,06 UA.

    Gliese d orbite 37.106 de km de son toile soit 0,24UA.

    Gliese c semble trop proche de ltoile pour possder de leau liquide mais Gliese d est dans la zone dhabitabilit et pourrait possder de leau liquide.

    Nous savons que cette seule information nest pas suffisante et quelle doit tre complte par des renseignements sur lventuelle prsence dune atmosphre et la composition de cette atmosphre.

    Cned Acadmie en ligne

  • Restituer des connaissances sous forme de schma fonctionnel

    Effet de serre modr

    Temprature moyenne positive

    DistanceTerre-Soleil

    Prsence d'eau liquide

    Prsence d'une atmosphre dense

    Masse importante

    Apparition et maintien de la vie

    aisonner : saisir des donnes en relation avec le sujet. Adapter unedmarche explicative.

    Le taux de C02 a diminu rapidement au cours du premier milliarddannes passant de 85 % 15 % environ.

    Exercice 1Exercice 1

    Exercice 1Exercice 1

    Correction des exercicesde la squence 3

    59Corrig de la squence 3 SN20

    Cned Acadmie en ligne

  • Ensuite le taux de C02 a diminu plus lentement avant datteindre sa valeur actuelle.

    L02 commence apparatre dans latmosphre il y a 2000 Ma soit 2500 Ma aprs la formation de la terre.

    La concentration d02 dans latmosphre augmente progressivement jusqu atteindre le taux actuel qui est de 21 %.

    L03 commence apparatre dans latmosphre il y a 1000 ma dannes soit 1000 Ma