Corrigé du brevet de sciences 2023 (Asie)

a est fausse. D’après le texte, le signal est émis par les muscles de l’évent. L’oreille interne reçoit le signal, elle ne l’émet pas.

b est juste. Le texte indique que le dauphin produit un signal sonore.

c est juste. Le texte indique aussi qu’il capte un signal sonore.

d est fausse. D’après le tableau, la vitesse du son vaut 1 500 m/s à 400 m de profondeur et 1 520 m/s à 50 m. Le son va donc moins vite à 400 m.

Les propositions exactes sont b et c.

Conseil : Le sujet demande uniquement les lettres : ne recopie pas les phrases.

On convertit d’abord la fréquence : 50 kHz = 50 000 Hz.

D’après les données, les sons audibles par l’être humain vont de 20 Hz à 20 000 Hz.

50 000 Hz est supérieur à 20 000 Hz : ce signal est un ultrason.

Non : le plongeur ne peut pas l’entendre, car 50 000 Hz dépasse 20 000 Hz. C’est un ultrason.

Conseil : Ici, la conversion est indispensable : l’échelle des données est en hertz, la fréquence de l’énoncé en kilohertz.

Le texte décrit ce qui se passe : le signal sonore met en mouvement les cellules ciliées, et ce mouvement crée un courant électrique.

Flèche d’entrée : énergie mécanique, apportée par le signal sonore, qui met les cellules ciliées en mouvement. « Énergie sonore » est une autre façon de le dire, moins précise ici, car le texte décrit un mouvement.

Ovale, le convertisseur : l’oreille interne, où se trouvent les cellules ciliées.

Flèche de sortie : énergie électrique, celle du courant transmis au cerveau par le nerf auditif.

Énergie mécanique (celle du signal sonore) → oreille interne → énergie électrique.

Le seuil de perception est le niveau sonore minimal pour qu’un signal soit perçu. Plus ce seuil est bas, plus le signal est facile à percevoir.

Valeurs lues sur la courbe : environ 116 dB à 200 Hz, environ 77 dB à 2 000 Hz et environ 48 dB à 20 000 Hz.

Entre 200 Hz et 20 000 Hz, le seuil diminue quand la fréquence augmente. Il faut donc un son moins fort pour que le dauphin perçoive une fréquence élevée.

Sous 20 kHz, le dauphin perçoit plus facilement les signaux de haute fréquence, car leur seuil de perception est plus bas.

Conseil : Attention au sens de la courbe : un seuil élevé signifie une perception difficile. Cite au moins deux valeurs lues.

Pour 20 kHz, soit 20 000 Hz, on lit sur la courbe un seuil de perception d’environ 48 dB.

Le signal du sonar arrive aux dauphins avec un niveau de 70 dB.

70 dB est supérieur à 48 dB : le signal dépasse le seuil de perception d’environ 22 dB. Les dauphins le perçoivent donc.

Les dauphins se repèrent avec des signaux sonores. On peut penser qu’un son qu’ils entendent nettement peut les perturber.

À 20 kHz, le seuil vaut environ 48 dB. Le sonar, à 70 dB, est au-dessus : les dauphins le perçoivent et il peut les perturber.

Une vitesse en mètres par seconde est une distance divisée par une durée.

La bonne relation est v = d/t.

d est la distance parcourue par l’onde, en mètres (m).

t est la durée de ce parcours, en secondes (s).

v = d/t, avec d la distance parcourue et t la durée du parcours.

Vitesse du son. Le dauphin et les poissons sont à 100 m de profondeur. Le tableau donne v = 1 515 m/s.

Durée. On convertit en secondes : t = 106 ms = 0,106 s.

Distance parcourue par le signal. De v = d/t, on tire d = v × t.

d = 1 515 × 0,106 = 160,59 m

Aller-retour. Le signal va jusqu’aux poissons, puis revient : il parcourt deux fois la distance cherchée.

D = 160,59 ÷ 2 ≈ 80,3 m

Vérification par un autre chemin : l’aller seul dure 0,106 ÷ 2 = 0,053 s, et 1 515 × 0,053 ≈ 80,3 m.

Le banc de poissons se trouve à environ 80 m du dauphin.

Conseil : Il y a ici trois points à soigner : la vitesse à 100 m dans le tableau, la conversion des millisecondes et la division par 2 pour l’aller-retour.

Ce que montre le document 2. Coquimbo se trouve sur la côte ouest de l’Amérique du Sud, tout près d’une limite de plaques qui longe cette côte.

Ce que dit le cours. La lithosphère est découpée en plaques rigides qui se déplacent lentement. À leurs limites, les plaques exercent des contraintes les unes sur les autres.

Ces contraintes déforment les roches. Quand elles deviennent trop fortes, les roches se rompent brusquement : cette rupture provoque un séisme.

Conclusion. Coquimbo étant située près d’une limite de plaques, les ruptures de roches y sont fréquentes. Le document 1 le confirme : les séismes se concentrent le long de cette côte.

Coquimbo est située près d’une limite de plaques. Les contraintes qui s’y exercent font rompre les roches, ce qui provoque de nombreux séismes.

Conseil : Il faut deux éléments : la position de Coquimbo, lue sur la carte, puis le mécanisme, tiré du cours.

La consigne renvoie à une « annexe page 4 », mais l’annexe se trouve en réalité page 8 du sujet.

2.1 : les plaques se rapprochent. Dans le document 3, la flèche de la plaque Nazca se dirige vers l’est et celle de la plaque Américaine vers le nord-ouest : elles vont l’une vers l’autre.

2.2 : les vibrations sont dues à la rupture de la plaque de polystyrène. Dans l’enregistrement du document 4, le tracé reste plat aux étapes 1 et 2. Les vibrations apparaissent seulement à l’étape 3, vers 0,16 s, quand la plaque se rompt.

2.3 : les forces représentent des contraintes de convergence. Les serre-joints poussent la plaque par ses deux extrémités, en allant l’un vers l’autre. C’est ce que subissent les roches quand deux plaques se rapprochent, comme le montre le document 3.

2.1 : se rapprochent. 2.2 : à la rupture de la plaque. 2.3 : des contraintes de convergence.

Conseil : Pour 2.2, regarde où se trouvent les numéros 1, 2 et 3 sur l’enregistrement : la déformation seule ne produit aucune vibration enregistrée.

Attention à une différence de noms. Le document 5 porte les mentions « plaque de Cocos » et « plaque nord américaine », alors que le document 3 nomme les plaques Nazca et Sud Américaine. Utilise le schéma pour ce qu’il montre : la disposition des deux lithosphères.

1. Une limite de plaques. Les documents 1 et 2 montrent que les séismes sont nombreux le long de la limite de plaques proche de Coquimbo.

2. Des plaques qui se rapprochent. D’après le document 3, la plaque Nazca et la plaque Américaine convergent dans cette région.

3. Un enfoncement. D’après le document 5, la lithosphère océanique s’enfonce sous la lithosphère continentale : c’est une subduction.

4. Des contraintes qui déforment les roches. Ce rapprochement exerce des contraintes de convergence. Dans le modèle du document 4, elles correspondent aux forces des serre-joints : la plaque se déforme d’abord, sans vibration enregistrée.

5. La rupture. Quand les contraintes deviennent trop fortes, les roches cassent brusquement, comme le polystyrène à l’étape 3.

6. Les ondes sismiques. La rupture libère des vibrations, comme celles de l’enregistrement du document 4. Elles se propagent depuis le foyer, le lieu de la rupture : c’est le séisme. Le document 5 montre de nombreux foyers le long de la plaque qui s’enfonce et dans la lithosphère continentale.

Conclusion. Le rapprochement continu des plaques renouvelle les contraintes : elles se réaccumulent après chaque rupture. On comprend ainsi pourquoi les séismes se répètent dans la région de Coquimbo.

Les plaques convergent et la lithosphère océanique s’enfonce sous la lithosphère continentale. Les contraintes déforment les roches, qui finissent par se rompre : la rupture libère des ondes sismiques, c’est le séisme.

Conseil : La question porte sur l’ensemble des documents : cite chacun à son étape. Le document 4 est un modèle : dis ce que représente le polystyrène, sans le confondre avec la réalité.