[PDF] LÉCHOLOCATION CHEZ LES CHAUVES-SOURIS

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SUJET n°3

Obligatoire

L'ÉCHOLOCATION CHEZ LES CHAUVES-SOURIS

SESSION 2014

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III. ÉNONCÉ DESTINÉ AU CANDIDAT

NOM :

Prénom :

Centre d'examen :

N° d'inscription :

Ce sujet comporte 3 feuilles individuelles sur lesquelles le candidat doit consigner ses réponses.

Le candidat doit restituer ce document avant de sortir de la salle d'examen. Le candidat doit agir en autonomie et faire preuve d'initiative tout au long de l'épreuve.

En cas de difficulté et afin de lui permettre de continuer la tâche, le candidat peut solliciter l'examinateur.

L'examinateur peut intervenir à tout moment s'il le juge utile. L'utilisation de la calculatrice est autorisée.

CONTEXTE DU SUJET

Pour se diriger dans l'obscurité totale et chasser les insectes dont elles se nourrissent, certaines chauves-

souris ont dévelop pé un systèm e de sonar tout à fait pa rticulier basé sur la production et l a réception

d'ultrasons : l'écholocation. Le but de cette épreuve est de modéliser ce système d'écholocation au laboratoire.

DOCUMENTS MIS A DISPOSITION DU CANDIDAT

Document n°2 : Matériel à disposition du candidat ! Un oscilloscope bicourbe. ! Deux fiches BNC déjà mises en place sur l'oscilloscope. ! Un émetteur d'ultrasons et son alimentation déjà reliée à l'émetteur. ! Deux récepteurs d'ultrasons. ! Un écran en carton et son support. ! Des fils de connexion. ! Un mètre de 1 m. Donnée : Célérité des ondes sonores ou ultrasonores dans l'air de la salle : v air = 3,4x10 2 m.s -1 Document n°1 : Définition générale de l'écholocation chez certaines chauves-souris

L'écholocation est une technique biologique de situation spatiale d'un objet par l'utilisation des ondes

sonores ou ultrasonores. Certaines chauves-souris sont, parmi d'autres espèces, pourvues d'oreilles qui

transmettent au cerveau les réflexions d'ondes sonores ou ultrasonores émises par la bouche ou le nez

de l'animal.

C'est notamment la durée mise par les ondes pour revenir à l'animal après avoir été émises par lui qui

permet à ce dernier d'apprécier la distance des objets.

SUJET n°3

Obligatoire

L'ÉCHOLOCATION CHEZ LES CHAUVES-SOURIS

SESSION 2014

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TRAVAIL À EFFECTUER

1. Proposition d'un protocole expérimental (30 min conseillées)

Remplir le tableau ci -dessous et proposer un protocole expérim ental détaillé permettant de réalis er une

expérience modélisant le système d'écholocation d'une chauve-souris repérant un insecte situé à 20 cm de

la chauve-souris.

Remarque : le protocole expérimental doit explicite r la façon dont o n va utiliser le matérie l, la ou les

mesures et le calcul à effectuer pour déterminer la distance entre la chauve-souris et sa proie.

On peut également proposer un schéma.

Bouche ou nez de

la chauve-souris

Oreille de la

chauve-souris

Cerveau de la

chauve-souris

Insecte chassé

par la chauve- souris

Matériel

expérimental modélisant les organes de la chauve-souris ou l'insecte chassé

Protocole expérimental proposé :

APPEL N° 1

Appeler le professeur pour lui présenter le tableau rempli et le protocole expérimental proposé ou en cas de difficulté

SUJET n°3

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L'ÉCHOLOCATION CHEZ LES CHAUVES-SOURIS

SESSION 2014

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2. Mise en oeuvre du protocole expérimental (20 min conseillées)

Mettre en oeuvre le protocole expérimental.

APPEL

FACULTATIF

Appeler le professeur en cas de difficulté lors de la mise en oeuvre du protocole expérimental

Déterminer expérimentalement l a distance " chauve-souris - insecte » en utilisant le principe de

l'écholocation.

3. Interprétation des résultats expérimentaux (10 min conseillées)

Comparer la distance " c hauve-sou ris - insecte » mesurée avec le prin cipe de l' écholocati on et celle

mesurée avec un mètre.

Déterminer au moins une cause d'incert itude expérimentale possible et proposer une modification d u

protocole expérimental ou un changement de matériel expérimental permettant de diminuer cette incertitude

expérimentale.

APPEL N° 2

Appeler le professeur pour lui présenter l'interprétation des résultats expérimentaux ou en cas de difficulté Défaire le montage et ranger la paillasse avant de quitter la salle.

CorrectionduTPdePhysiqueE CE-TS2

L'écholocationchezleschauves-souris

Ils'ag itd'unsujetd'ECE(=Év aluationdesCom pétencesExpér imentales,lapet itesau terie

quiestprévu edébutju inetàlaquellevou sêtesconvié)quies tdisponi ble enli gne(17pages...)

àl' adressesuivante:

1.Protocoleexpérimental

•Sachantquelerécepteurmodél isel'orei lledel a chauve-sourisetquel'émetteurmodéliselabou che delach auve-so uris,lerécepteuretl'émetteur doiventêtreplacésaumêm eendroit. •Ilfauta limenterl'ém etteurd'ultrasonsenmode "sa lves»poursimulerl es onard'unecha uve-souris. •Sachantquel'interfaceSy samSP5etL atisPro modéliselecerveaudelacha uve-sou risetqu'ilsp er- mettentdemesurerlad uréeent rel'émissionetla réceptiondel'ondeultr asono re,ondoitvisualiser deuxsigna uxsurl'écran:lesignalco rrespondan tà l'émissiondel'ultrasonetlesi gnalcor respondantà larécepti ondel'ultrason.Il fautdécal erverticale- mentlesdeuxco urbesafi ndepouvo irlesdistinguer. •Leretar dtmesurésurl'écranco rrespondàu n aller-retourdel'ondeultrasonore. Ladist anceD entrelesystème émetteur- récepteurd'ultrasonset l'écranestdoncégal eà: D= v air ·t 2 avecv air lacélérit édesultrasonsda nsl'ai r.

2.Miseenoeuvre dup rotocole

•Lamesur eobtenuepourlet empsderetardest del'ordr edet=1,2ms.Il fautmesu rercela précisémentàl'aidedescurseu rsen repérantune circonvolutiondelasalvecaractéristique,q uel'on retrouvedansl'onderéfléch ie. •Lecalcul doitaboutirà unelongueurp rochede 20cm. •Onatten daituncalculdel'écartrelatif enpourcen - tageentrelames ureaumètre-ru banetle calcul(en prenantcommeréférencelames ureréaliséeav ecle mètre-ruban): DD mètre-ruban D mètre-ruban Enphys ique,toutécartsupérieurà5%est considéré commeexcessif. •Lescaus esd'erreursprin cipalessontlesréflexions etd i ff ractionsparasitesdesult rasonssurlatable ousurl esobjetsenvir onnant s,avantmêmed etenir comptedu"bruit»g énéréda ns lasalleparlapré- senced'uned izained'émetteursen fonctionnement simultané. Pouraméliorer laprécisiondesmesures,il faudrai t utiliserdesultrasonsdep lusfai blelongueurd'onde, cequ ipermettrai tderéduireladi ff raction.Plus simplement,réaliserplusieursmesu resetfairela moyennedevraitsigni ficativementaméliorerles ré- sultats.

BoucheOreilleCerveauInsecte

TPPECETS2 -Écholocat ion

Tableau:Émetteur/Récepteu r/L atisPro/Écran Protocole:émetteuretrécepteurcôte-à- côte

Protocole:émetteurenmodesalve

Protocole:mesurerretardtentrelesdeuxsig naux

Protocole:aller-retourdoncD=v

air

·t/2

Miseenoeuvre:Dcalculédel'ordre de20cm

Interprétation:écartrelatifen%

Interprétation:unecaused'incertitude

Note.. ./8

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