Sujet brevet - Sciences 2023 - Corrigé

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Question 1 (2 points)

D’après le texte, l’augmentation du niveau marin moyen a pour conséquence d’exposer des zones côtières aux inondations, et également l’infiltration d’eau de mer dans les eaux souterraines, ce qui peut avoir un impact sur la santé et les récoltes.

Question 2 (7 points)

2. a. Le symbole de l’élément sodium est $\text{Na}$, d’après la classification périodique des éléments fournie.

Rappel

Le noyau d’un atome est constitué de nucléons, dont le nombre est noté $\text{A}$.
Les nucléons sont :

• Les neutrons, nucléons éléctriquement neutres ;
• Les protons, nucléons chargés positivement, dont le nombre est noté $\text{Z}$ (qu’on appelle le numéro atomique).

2. b. L’atome de sodium a pour numéro atomique $\text{Z}=11$, son noyau contient donc 11 protons.

2. c. L’atome de sodium contient $\text{A}=23$ nucléons. Les nucléons se composent des neutrons et des protons. On connaît le nombre de protons, donc on peut calculer : $\text{A}-\text{Z} = 23-11= 12$ neutrons.

Question 3 (8 points)

3. a. Par lecture graphique, on voit que la masse volumique de l’eau à une température de $5\,\degree \text{C}$ est de $999,9\ \text{kg/m}^3$.

3. b. Sur le graphique de l’évolution de la masse volumique de l’eau en fonction de la température, on voit que quand la température augmente, la masse volumique diminue.

Rappel

La masse volumique $\rho$ d’un corps, liquide ou solide est le quotient de sa masse $m$ par son volume $V$. $$\rho = \dfrac m V$$

Si la masse d’eau ne varie pas, et que la masse volumique diminue, cela signifie que le volume $V= \dfrac m \rho$ augmente. Dans un tube, si le volume est plus grand, c’est-à-dire que le liquide prend plus de place, le niveau augmente.

Donc quand la température augmente, le niveau dans le tube d’eau de l’expérience monte.

Astuce

C’est le même raisonnement qui peut expliquer partiellement pourquoi les augmentations de température provoquent une montée du niveau marin moyen.
Mais ce n’est pas la seule explication ! Les augmentations de température provoquent aussi une fonte des glaces, ce qui augmente la quantité d’eau dans les mers, et donc également le niveau marin moyen.

Question 4 (8 points)

On connaît l’expression de la vitesse $v$ : $$v = \dfrac d t$$ où $d$ est la distance parcourue, et $t$ le temps pris pour parcourir cette distance.

Ici, on cherche une distance, donc on peut réécrire la formule ainsi : $$d = v \times t$$

Attention

Quand on applique une formule, il faut faire attention aux unités. Dans l’énoncé, on a une vitesse en $\text{km/s}$. On peut la convertir en mètres par seconde ou bien la laisser en kilomètres par seconde, et obtenir une distance en kilomètres également (ce que l’on va faire dans cette correction).
Le temps est donné en $\text{ms}$ et en $\text{s}$, on va utiliser la valeur en secondes.

• La distance parcourue par le signal est un aller-retour du satellite à la surface de la mer. Cela correspond donc à deux fois la distance altimétrique.
• D’après l’énoncé, le signal met $8,9\ \text{ms} = 0,008\,9\ \text{s}$ pour parcourir cette distance.
• La vitesse du signal est de $300\,000\ \text{km/s}$

On a donc : $$\begin{aligned} d = d_{\text{altimétrique}} \times 2 &= v \times t \\ d_{\text{altimétrique}} \times 2 &= 300\,000 \times 0,008\,9 \\ d_{\text{altimétrique}} \times 2 &= 2\,760\ \text{km}\\ d_{\text{altimétrique}} &= \dfrac{2\,760}{2}\\ d_{\text{altimétrique}} &= 1\,335\ \text{km} \end{aligned}$$

La distance altimétrique, entre la surface de la mer et le satellite, est donc de $1\,335\ \text{km}$.
On remarque que ce résultat est très proche de l’altitude de l’orbite du satellite Sentinel-6A qui est de $1\,336\ \text{km}$. La différence entre les deux valeurs pourrait s’expliquer par une élévation du niveau marin moyen de $1\ \text{km}$.

Question 1 (3 points)

Il est indiqué dans le document 1 que les ovules, cellules sexuelles femelles, sont fixés sur les rameaux du pied femelle, et que la cellule-œuf forme ensuite un renflement sur le pied. C’est ce qui est représenté sur le schéma A. Dans le schéma B, les ovules sont libérés comme les cellules sexuelles mâles, et la cellule-œuf n’est pas fixée.

C’est donc le schéma A qui représente la rencontre des cellules sexuelles chez l’algue rouge .

Question 2 (7 points)

D’après le document 1, les cellules sexuelles mâles sont mobiles, et les cellules sexuelles femelles sont fixées sur le pied femelle, où a lieu la reproduction. La reproduction nécessite donc un transport des cellules sexuelles mâles vers les cellules sexuelles femelles.
D’après le document 2, les chercheurs ont trouvé des cellules sexuelles mâles de l’algue rouge collées sur le corps de l’idotée. De plus, l’idotée se déplace d’une algue rouge à une autre pour se nourrir.

On peut donc faire l’hypothèse suivante : l’idotée joue un rôle dans la reproduction de l’algue rouge, en transportant :

• les cellules sexuelles mâles vers les cellules sexuelles femelles.

Question 3 (9 points)

Dans le document 3, on présente une expérience dans laquelle sont comptés le nombre de cellules-œufs d’algues rouges obtenues dans des aquariums avec des algues rouges mâle et femelle, d’une part en présence d’idotées, et d’autre part en leur absence.
Une cellule-œuf est le résultat d’une fécondation, de la rencontre d’une cellule sexuelle mâle avec une cellule sexuelle femelle.

Dans l’aquarium A, en présence des idotées, on observe qu’il y a un peu plus de $4$ cellules-œufs pour 5 centimètres de rameau. Dans l’aquarium B, identique mais sans idotées, on observe qu’il y a environ $0,2$ cellule-œuf pour 5 centimètres de rameau, soit 20 fois moins que dans l’aquarium A.

On peut donc en conclure que la présence d’idotées favorise grandement la fécondation, mais qu’elle n’est pas nécessaire pour que la fécondation ait lieu, car même s’il y en a moins, il y a des cellules-œufs également dans l’aquarium B.

La conclusion des chercheurs est donc que la fécondation de l’algue rouge :

• est favorisée par la présence de l’idotée.

Question 4 (6 points)

Le pollen contient les cellules sexuelles mâles des fleurs. Le pollen de pissenlit a des crochets qui s’accrochent sur les soies des abeilles, abeilles qui en se déplaçant de fleur en fleur pour se nourrir, pour butiner, vont déplacer les grains de pollen vers les pistils (organe d’autres fleurs. C’est la pollinisation. Le pollen déposé va former un tube pollinique qui va s’enfoncer dans le pistil jusqu’à atteindre un ovule de la fleur.
La rencontre des cellules sexuelles au niveau du pistil, et donc la fécondation, est ainsi favorisée par le transport des cellules sexuelles mâles d’une fleur à l’autre par les abeilles.

L’idotée de la même manière va, en se déplaçant pour se nourrir, transporter les cellules sexuelles mâles de l’algue rouge vers les pieds femelles, et donc les cellules sexuelles femelles.

On a donc dans les deux cas un animal qui favorise la fécondation d’un végétal qui ne se déplace pas, en transportant sur son corps les cellules sexuelles mâles du végétal pour aller se nourrir.
Cette similitude justifie l’appellation des chercheurs d’« abeille des mers » pour l’idotée.