[PDF] Sujet du bac STI2D Physique-Chimie 2017 - Métropole remplacement

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17PY2MSPÓLR3 Page 1 Vur 9

BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUN

Session 2017

Sciences et Technologies de l'Industrie

eW Tu MéveloppemenW Murable eW

ScienceV eW TecUnologieV Te LaboraWoire

VpécialiWé ScienceV PUyViqueV eW CUimiqueV en LaboraWoire

PHYSIQUE-CHIÓIN

Durée : 3 heures CoefficienW J 4

Dès que le sujet vous est remis, assurez-

Ce VujeW comporWe 9 pageV numéroWéeV Te 1I9 à 9I9. Le TocumenW réponVe page 9I9 eVW à renTre impéraWivemenW avec la copie.

L'usage de la calculatrice est autorisé.

Il eVW rappelé aux canTiTaWV que la qualiWé Te la réTacWionH la clarWé eW la préciVion TeV

explicaWionV enWreronW TanV lGappréciaWion TeV copieV. TouWe réponVe Tevra êWre juVWifiée.

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La pUyVique eW la cUimie au Vervice Tu VporW

La pUyVique eW la cUimie

problème propose de réaliser un bilan non compleW de la pUyVique eW la cUimie TanV la préparaWion Tun sportif de haut niveau. les TocumenWV en fin Te cUaque parWie eW leV TocumenWV réponVeV (MR1H MR2 eW MR3) placéV à la fin Tu VujeW eW à rendre avec la copie.

Partie A : leV examenV méTicaux

êWre amené à effecWuer TeV

résonance magnétique). A.1. Les ondes électromagnétiques dans les deux techniques d'imagerie méTicale J Vcanner eW IRÓ

Données J

On rappelle que l'énergie E en joules (J) WranVporWée par un pUoWon eVW Tonnée par lGexpreVVion J

E = h ×௖

avec J h = 6H63×10-34 J.V (conVWanWe Te Planck)

J longueur d'onde en m

c = 3H00×108 m.V-1 On peut exprimer ceWWe énergie en élecWronvolWV ; 1 eV= 1H6 x 10-19 J On rappelle que lGinWenViWé B Tu cUamp magnéWique en WeVlaV (T) à lGinWérieur TGun VolénoïTe VuppoVé infinimenW long eVW Tonnée par lGexpreVVion J B = 4 × 10 -7 × n × I avec : n : nombre de spires par mètre du solénoïde

I : intensité du courant électrique en A

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A.1.1. À quel Tomaine Te fréquence correVponT le rayonnemenW élecWromagnéWique uWiliVé par un Vcanner ? A.1.2. La fréquence TeV onTeV uWiliVéeV lorV TGun examen réaliVé avec un Vcanner eVW 1 = 5H0×109 GHY. Calculer la longueur TGonTe 1 correVponTanWe. A.1.3. ReporWer la valeur Te la longueur TGonTe 1 Vur le VpecWre TeV onTeV élecWromagnéWiqueV Tu document réponse DR1. A.1.4. Quelle eVW la valeur Te la longueur TGonTe 2 Te lGonTe correVponTanW à une IRÓ uWiliVanW un cUamp magnéWique Te 3H0 T ? A.1.5. Reporter la valeur de la longueur d'onde 2 Vur le VpecWre TeV onTeV élecWromagnéWiqueV Tu document réponVe MR1. En déduire le nom du

Tomaine Tu VpecWre auquel apparWienW ceWWe onTe.

A.1.6. Calculer puiV comparer leV énergieV E1 eW E2 TeV pUoWonV correVponTanWV aux rayonnemenWV Te longueur TGonTe 1 eW 2. On exprimera ceV énergieV en élecWronvolWV. A.1.7. Nn uWiliVanW le document 4-A, comparer la TangeroViWé TeV rayonnemenWV uWiliVéV TanV le Vcanner eW TanV lGIRÓ.

A.2. Le champ magnétique et l'IRM

A.2.1. Un élecWroaimanW VupraconTucWeur uWiliVé pour générer un cUamp magnéWique Te 3H0 T poVVèTe une bobine 25 000 VpireV par mèWre. Nn VuppoVanW que la bobine eVW aVVimilable à un VolénoïTeH calculer lGinWenViWé I Tu couranW élecWrique circulanW TanV le circuiW.

A.2.2. CommenWer la valeur Te lGinWenViWé I

électroaimant supraconducteur.

A.2.3. RéTiger une VynWUèVe Te quelqueV ligneV qui préVenWe leV avanWageV eW inconvénienWV Te lGIRÓ par rapporW au Vcanner.

DOCUMENTS DE LA PARTIN A

Document 1-A J Longueur TGonTe TeV onTeV élecWromagnéWiqueV exciWaWriceV Intensité du champ magnétique B (T) 1,5 3,0 4,5 6,0

Longueur d'onde (m) 4,7 2,3 1,6 1,2

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Document 2-A J Mmédicale IRÓ eW

Vcanner

Le scanner -à-Tire uWiliVaWion

permet des images 3D grâce à une rotation simultanée de la Vource émeWWrice Te rayonV X eW Tu TéWecWeur auWour Tu corpV. LeV TonnéeV obWenueV VonW WraiWéeV par informaWique pour Tonner TeV imageV reconVWruiWeV en WroiV TimenVionV. repose sur les propriétés magnéWiqueV TeV % le corpV Uumain. réceptionner certaines fréquences iVVueV TeV moléculeV. CelleV-ci VonW enVuiWe WraiWéeV comme TeV Vignaux élecWriqueV eW analyVéeV par TeV logicielV. Le Vignal Tiffère Velon que leV WiVVuV obVervéV

ManV leV Teux caV le paWi IRM eVW

beaucoup pluV longH pouvanW enWraîner une gêne cUeY leV paWienWV clauVWropUobeV. IRM scanner (auWour Te 5-10 minuWeV). Me IRM néceVViWe auWour Tu paWienW un maWériel (Wube Te perfuVionH reVpiraWeur Source : http://www.cea.fr/comprendre/Pages/sante-VcienceV-Tu-vivanWIeVVenWiel-Vur- imagerie-meTicale.aVpx

MocumenW 3-A J So

Pour produire un champ magnétique de grande inWenViWéH on uWiliVe TeV -WiWane permeWWanW ainVi une conVommaWion Te puiVVance élecWrique WrèV faible. LeV VupraconTucWeurV e de 4 K. Les conTucWeurV onW alorV une réViVWance nulle qui permeW Te faire circuler un couranW Te granTe inWenViWé (Te 30 à quelqueV cenWaineV TGampèreV) VanV perWe TGénergie par effeW Joule. Document 4-A J SpécificiWé TeV onTeV élecWromagnéWiqueV chimique (atomes ou molécules) en ion. Effet du rayonnement Rayonnement non ionisant Rayonnement ionisant

Ordre de grandeur de

nergie en eV

De 10-30 eV à 10 eV De 10 eV à 107 eV

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Partie B : T

Dans le cadre de son entraînement, un sportif de haut niveau doit effectuer un ou plévaluer les effets de son entrainement. CeW examen lui permeW en auWre Te TéWerminer le volume maximal Te Tioxygène (VO2max) que lGorganiVme peuW préleverH WranVporWerH eW conVommer par uniWé Te WempV. La connaiVVance Te Von VO2max lui permeWWra Te renTre Von enWraînemenW pluV efficace. B.1. Le MET (ÓeWabolic NquivalenW of TaVk) eVW uWiliVé comme uniWé Te meVure Te

MET correVponTanW à

une courVe à pieT parcourue la viWeVVe moyenne Te 12 km.U-1 ? B.2. Nn TéTuire le volume VO2 Te Tioxygène O2 conVommé par minuWe par leV la viWeVVe Te 12 km.U-1. B.3. Vérifier alorV que Von TébiW carTiaque volumique DC est égal à 1,4.10+4 mL/min. B.4. Vérifier que la fréquence carTiaque FC Tu km.U-1 eVW

égale à 126 baWWemenWV par minuWe.

B.5. LorV Te Von enWraînemenWH le VporWif VouUaiWe Wravailler TanV la Yone "enTurance

Te baVe» . NVW-il

TanV ce caV Te figure en couranW à 12 km.U-1 ?

DOCUMENTS DE LA PARTIE B

Document B1 : Tableau de correspondance

Chaque activité de la vie quotidienne est quantifiée en nombre de MET (le " metabolic

équivalent task »).

Pour tout individu, le volume VO2 de dioxygène O2 peut être déterminé par la relation suivante :

1 MET correspond à 3,5 mL/kg/min de dioxygène O2 consommé par les muscles.

Activité physique MET

Marche 3,2 km.h-1 2,5

4,8 km.h-1 3,5

Vélo calme 4

modéré 5,7

Course à pied 9,6 km.h-1 10,2

12 km.h-1 13,2

Natation lente 4,5

rapide 7 : Le cardiofréquencemètre : de la théorie à la pratique. Dr Thierry Laporte - Cardio&Sport 8 septembre 2006-entraînement

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