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CCF_2_mai_2MVA - Lycée Georges Brassens
Marie Catherine QUILICHINI Baccalauréat professionnel Évaluation de sciences physiques et chimiques Date de l’évaluation : 02 / 05 / 2012 Nom, Prénom ...................................................................................Classe : 2MVA nde HS 3 FAUT-IL SE PROTEGER DES SONS ? 2 professionnelle Comment protéger son audition? (si on est une baleine…) Travail à réaliser Grâce aux documents mis à votre disposition Les problèmes posés par la pollution sonore Les réalisateurs de « Vacarme en haute mer », Jérôme Julienne et John Jackson ont voulu dénoncer la pollution sonore due aux activités humaines sur les côtes et au large (sonars des sous-marins militaires, canons à air des plateformes pétrolières, etc.). Les conséquences de ce vacarme sur la faune océanique ne sont pas encore clairement avérées, mais des études mettent déjà en lumière son incidence sur l’échouage des baleines. Sous l’eau, il n’y a pas toujours une bonne visibilité ; certains animaux, dont les baleines, utilisent un système d’écholocation pour visualiser leur environnement. L’usage de ce système est très efficace en temps normal mais si leur ouïe devient défectueuse, cela pose de graves problèmes aux animaux concernés. Les scientifiques ont découvert que de nombreuses baleines échouées sur les côtes avaient une ouïe défectueuse. Un problème qui pourrait être une conséquence directe de la pollution sonore par les sonars et d’autres systèmes similaires (sismiques). Principe de fonctionnement d’un outil d’investigation sismique Comment fonctionne un sonar ? Evaluation seconde Bac Professionnel page 1 / 1 Marie Catherine QUILICHINI Baccalauréat professionnel Évaluation de sciences physiques et chimiques Date de l’évaluation : 02 / 05 / 2012 Nom, Prénom ...................................................................................Classe : 2MVA nde HS 3 FAUT-IL SE PROTEGER DES SONS ? 2 professionnelle Comment protéger son audition? (si on est une baleine…) Informations destinées au candidat - Dans la suite du document, les symboles suivants signifient : Appeler l’examinateur afin de répondre aux attendus précisés dans le sujet. Consulter la ressource documentaire précisée dans le sujet. - L’examinateur intervient à la demande du candidat ou quand il le juge utile. - Les appels permettent à l’examinateur d’évaluer le candidat. Il convient donc de les respecter scrupuleusement. - Pour établir la note finale sur 10, il sera consacré : - 7 points sur 10 à l’évaluation des capacités expérimentales du candidat, observées au travers des questions : I) 1et I) 2 - 3 points sur 10 aux questions complémentaires suivantes : II) 1 et II) 2. - La clarté des raisonnements, la qualité de la rédaction et de la communication orale interviendront dans l’appréciation de la prestation du candidat. - L’usage des calculatrices électroniques est autorisé. - Durée : 45 min Evaluation seconde Bac Professionnel page 2 / 2 Marie Catherine QUILICHINI Avant de composer, lire attentivement les « informations destinées au candidat » des dernières pages du sujet. Le symbole ci-contre veut dire « appeler l’examinateur ». I) EXPERIMENTATION 1) Proposer un dispositif expérimental permettant de mesurer une distance, grâce à un émetteur et un récepteur à ultrasons : Schéma du dispositif Description du protocole ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ ........................................................................ Evaluation seconde Bac Professionnel page 3 / 3 Marie Catherine QUILICHINI 2) Réaliser ce montage et trouver expérimentalement une distance qui vous sera imposée par le professeur: Dans l’air, le son a une vitesse de 340 m/s …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Evaluation seconde Bac Professionnel page 4 / 4 Marie Catherine QUILICHINI II) APPLICATIONS DE L’ACOUSTIQUE DANS LA MER 1) Les ultrasons ont pour vitesse dans l’eau de mer la valeur suivante : c = 1 500 m/s. Un navire équipé d’un sonar à ultrasons émet vers le fond de la mer un signal très bref. Celui-ci est détecté 0,30 s après son émission : - Calculer la profondeur de la mer à l’endroit où se trouve le navire. …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… - Pour une profondeur de 11 000 m, quel temps s’écoulerait-il entre l’émission et la réception du signal ? …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Evaluation seconde Bac Professionnel page 5 / 5 Marie Catherine QUILICHINI 2) On se propose de calculer l’énergie acoustique reçue par le système auditif d’une baleine qui se trouverait à 50 mètres dans le champ d’un outil d’investigation sismique « HR conventionnel » (doc. 2) Ce type de dispositif fonctionne sur le même principe général que les sonars mais avec des fréquences plus basses qui sont émises par des explosions de « canons ». a) Calculer l’intensité acoustique IS du signal à 1 mètre de la source (voir formules 1) …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… b) Calculer l’intensité acoustique IR du signal reçu par le système auditif de la baleine ; on considère que le signal a une propagation sphérique (voir formules) : …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… c) Calculer également la puissance acoustique P reçue sur une surface de 2m2 de cette baleine lorsque le signal l’atteint: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… d) Calculer l’énergie acoustique E reçue sur cette même surface pendant la durée du signal (tableau Doc. 2): …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… e) Quelles perturbations peut entrainer ce signal chez cette baleine (doc.1 et Doc.3): …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Evaluation seconde Bac Professionnel page 6 / 6 Marie Catherine QUILICHINI HS3 – Faut-il se protéger des sons? Etablissement : Lycée Georges Brassens Date de l’évaluation 02 / 05 / 2012 NOM et Prénom …………………................................................................. Classe : 2MVA Capacités - Utiliser l’oscilloscope Utiliser les émetteurs et récepteurs à ultrasons Réaliser un montage en électricité Connaissances - Electricité II Acoustique Conversions Attitudes - Sens de l’observation Imagination raisonnée Compétences S’approprier Analyser Activité expérimentale Réaliser Valider - Effectuer des mesures - Utiliser la relation v = d/t - Utiliser les relations I = P/S, E = P x t - Rigueur et précision Esprit critique Aptitudes à vérifier - rechercher, extraire et organiser l’information utile, comprendre la problématique du travail à réaliser, montrer qu’il connaît le vocabulaire, les symboles, les grandeurs, les unités mises en œuvre. - analyser la situation avant de réaliser une expérience, formuler une hypothèse, proposer une modélisation, choisir un protocole ou le matériel / dispositif expérimental. - organiser son poste de travail, mettre en œuvre un protocole expérimental, utiliser le matériel choisi ou mis à sa disposition, manipuler avec assurance dans le respect des règles élémentaires de sécurité. - exploiter et interpréter des observations, des mesures, vérifier les résultats obtenus, valider ou infirmer une information, une hypothèse, une propriété, une loi … Questions Appréciation du niveau 1 d’acquisition 1 I) 1 2,5 I) 1 I) 2 I) 2 2 1,5 /7 I) 2 Compte Rendu écrit et oral Communiquer - rendre compte d’observations et des résultats des travaux réalisés, - présenter, formuler une conclusion, expliquer, représenter, argumenter, commenter. II) 1 et 2 3 /3 TOTAL Evaluation seconde Bac Professionnel / 10 page 7 / 7 Marie Catherine QUILICHINI Baccalauréat professionnel Évaluation de sciences physiques et chimiques Date de l’évaluation : 02 / 05 / 2012 Nom, Prénom ...................................................................................Classe : 2MVA nde HS 3 FAUT-IL SE PROTEGER DES SONS ? 2 professionnelle Comment protéger son audition? (si on est une baleine…) Grille chronologique d’évaluation pendant l’épreuve Appels Questions Compétences Attendus (a) 0 1 2 le matériel proposé est l'oscilloscope, un émetteur et un récepteur à ultrasons le protocole expérimental est suffisamment précis analyser pour répondre à la problématique (emetteur en mode salves…) Ecrit: l'expression écrite est claire (vocabulaire communiquer utilisé, schématisation) Oral: les explications et justifications sont clairement énoncées réaliser Le protocole validé est réalisé correctement La conclusion est cohérente avec les résultats valider expérimentaux communiquer Ecrit: la conclusion est exprimée de façon claire s'approprier N°1 I) 1 N°2 I) 2 Evaluation seconde Bac Professionnel page 8 / 8 Marie Catherine QUILICHINI DOSSIER DOCUMENTAIRE 1) Formules : I S = I0 × 10(L /10) I S est l’intensité sonore à 1m de la source -12 2 et I0 = 10 W/m € € IR = € € Puissance P en Watt : P (W) • Energie E en joules : E (J) • • Temps t en secondes : t (s) IS R2 E = P x t avec L’intensité acoustique reçue à une distance R : IR L’intensité acoustique de la source IS €I= P S 2 2 : P (W) , S (m ) et I (W/m ) 2 2 € € € S = 4 πR : R (m) et S (m ) € (propagation sphérique) L est le niveau sonore en décibels 2) L’intensité sonore I en watt par mètre carré : Un son transporte de l’énergie et peut provoquer des dégâts (bris de vitres). Il s’amortit au cours de sa propagation dans l’air L’intensité sonore I détermine la puissance sonore reçue par unité de surface. Elle se calcule par : I en watt par mètre carré (W.m2) P I= S P en watt (W) S en mètre carré (m2) L’intensité sonore minimale perçue par l’oreille humaine est : I0 = 10– 12 W.m– 2 (seuil d’audition) 3) Le niveau d’intensité sonore L en décibel Les sensations auditives sont définies par le niveau d’intensité sonore : ⎛ I ⎞ L = 10 log ⎜⎝ ⎟⎠ I0 L s’exprime en décibel (dB) ............................................. .......... Evaluation seconde Bac Professionnel ............................................. .......... page 9 / 9 Marie Catherine QUILICHINI Document 1 : Pour une source d’un niveau acoustique de 230 dB dans l’eau de mer : Distance D < 1,5 m 1,5 m < D < 4 m 4 m < D< 1 km Conséquences physiques sur les poissons et mammifères marins (indicatif) Mort instantanée Blessures internes immédiates entrainant la mort Etourdissement Document 2 : Outils d’investigation sismiques utilisés par l’IFREMER Document 3 : Document 4 : IR = IS R2 Avec : - L’intensité acoustique reçue IR - L’intensité acoustique de la source IS Evaluation seconde Bac Professionnel page 10 / 10 Marie Catherine QUILICHINI TP DE SECOURS : PRINCIPE DU SONAR La technique du sonar : Elle est identique à celle du radar et permet de calculer des distances à partir de la mesure d'une durée. On mesure la durée mis par le signal pour faire un aller-retour (bateau - fond bateau) pour en déduire la profondeur de la mer. Matériel: - un oscilloscope - un émetteur d'ultrasons - un récepteur d'ultrasons - un obstacle pour la réflexion des ultra-sons. On a déjà mesuré en travaux pratiques la vitesse des ultra-sons dans l’air : v = 340 m/s A quelle distance se trouve l'obstacle ? Le schéma de l'expérience est présenté représenté ci-dessous : Récepteur Émetteur L Attention : l'émetteur à ultrasons, qui doit être réglé en mode « salves » envoie un signal qui se réfléchit sur l'obstacle revient vers le récepteur (écho). Sur l’oscilloscope : La sensibilité horizontale est time/div = …………. On mesure l'intervalle de temps entre le début de l'émission et le début de la réception du signal : nombre de divisions = ……………. → Calculer t : ………………………………………………………………………………………………… →Etablir la relation entre v, L et t : ………………………………………………………………………………………………… →Calculer L : ………………………………………………………………………………………………… →La mesure de L à la règle donne : ………………………………………………………………………………………………… →Conclusion: ………………………………………………………………………………………………… Evaluation seconde Bac Professionnel page 11 / 11
