NOM :... Prénom :. Classe :... ÉVALUATION ACADÉMIQUE Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique Mai 2015 COMPÉTENCE 3 DU SOCLE COMMUN DE CONNAISSANCES, DE COMPÉTENCES ET DE CULTURE Note à l'attention de l élève : - L'épreuve dure en tout 60 minutes. Tu as le temps de bien réfléchir mais ne traîne pas tout de même. - Les calculatrices sont autorisées. - Le sujet comporte 6 pages numérotées de 1/6 à 6/6. - Les trois parties peuvent être traitées indépendamment les unes des autres. - N'écris rien sur la dernière page 6/6 car elle est réservée aux professeurs. - Si tu ne sais pas répondre à une question, n'hésite pas à passer à la suivante puis à y revenir s il te reste du temps. Tu expliqueras les étapes de ton raisonnement même si tu n'arrives pas à répondre à la totalité de la question. BON COURAGE! SUJET A : La vitesse maximale aérobie En EPS, Lucas, élève de 3 ème, est évalué sur une épreuve de demi-fond basée sur sa Vitesse Maximale Aérobie (VMA). La VMA correspond à la vitesse de course à laquelle on atteint sa consommation maximale de dioxygène. Par l'entraînement, il est possible d'augmenter sa VMA donc ses performances sur une course. Pour déterminer la valeur de sa VMA, Lucas a dû réaliser un test sur le stade de son collège. Ses performances ont été mesurées par un camarade muni d'un chronomètre mais aussi grâce à une montre connectée. Page 1 sur 6
1. Calcul de la VMA de Lucas Question 1 : Calcule avec la méthode de ton choix la VMA de Lucas au km/h près sachant que lors du test, il a parcouru 5 tours de stade. Utilise éventuellement les documents 1, 2 et 3. Aides possibles : elles seront prises en compte dans l'évaluation mais elles te permettront de faire la suite de l'évaluation. - Si tu ne sais pas comment aborder le problème, appelle le professeur et demande lui l'aide 1 - Si tu ne connais pas les formules à utiliser, appelle le professeur et demande-lui l'aide 2 Document 1. Test de la VMA Pour déterminer la valeur de sa VMA, le coureur doit au terme d'un échauffement, parcourir la plus grande distance possible en 5 minutes. La VMA peut être calculée par la formule suivante : Document 2. Le stade du collège de Lucas. VMA (en km/h) = Distance parcourue (en m) 12/1000 La piste est composée de deux segments associés à deux demi-cercles. Document 3. Données obtenues grâce à la montre connectée BPM : battements par minute Page 2 sur 6
2. L activité musculaire et l adaptation de l organisme à l effort Les contractions des muscles permettent à Lucas d effectuer sa course. Ces contractions sont permises grâce à l énergie produite par la transformation chimique qui a lieu au niveau du muscle. Question 2.1. Complète le schéma ci-dessous en représentant les échanges qui se réalisent au niveau du muscle. Source : http://www.pedagogie.acnantes.fr/sciences-de-la-vie-et-de-la-terre/ Question 2.2. Parmi les montages présentés, quel est celui qui permet de prouver que le muscle libère du dioxyde de carbone. Justifie ton choix (deux arguments sont attendus). Montage A Montage B Coupelle contenant un morceau de muscle Montage C Montage D Question 2.3. D'après le document 3 (question 1), indique comment a varié la fréquence cardiaque de Lucas durant les 5 minutes du test de VMA. Propose une explication à ce phénomène. Page 3 sur 6
3. Microcontrôleur et compteur de tours Le professeur d'eps de Lucas voudrait installer un système de comptage afin que les élèves réalisent au moins 5 tours de stade d'échauffement avant de faire le test VMA. Le système est composé des éléments suivants : Un bouton poussoir BP1 pour lancer l échauffement. Une DEL blanche DEL 1 indique que l élève doit continuer de s échauffer. Une DEL rouge DEL 2 indique que l élève a fini son échauffement. Un émetteur EM1 de lumière infrarouge éclaire un récepteur RE1 : à chaque passage, lorsque l élève coupe le faisceau de lumière infrarouge, RE1 change d'état et le système comptabilise alors un tour. Le traitement de l information est géré par un microcontrôleur programmable implanté dans un boitier de commande. Question 3.1. Prépare ton matériel en indiquant sur le schéma ci-dessous quels sont les capteurs (entrées du système) et les actionneurs (sorties du système) qu il faudra câbler au boîtier de commande. Entrées 1)... 2)... Boîtier de commande (microcontrôleur) Sortie 1)... 2)... 3)... Question 3.2. Relie les pastilles entre elles afin de réaliser le câblage des différents capteurs et actionneurs au boitier de commande. Question 3.3. La lumière infrarouge produite par l émetteur infrarouge se déplace aussi vite que la lumière dans le vide. Quelle est cette vitesse? Page 4 sur 6
Question 3.4. Complète l'organigramme de programmation ci-dessous, il permet de programmer l unité de traitement de l information (microcontrôleur). On appellera N le nombre de tour et on considère que la DEL infrarouge EM1 est toujours allumée. Coup de pouce : pour compléter l organigramme, tu pourras utiliser les éléments en gras de la colonne de commentaires du tableau. Commentaires Début du programme Organigramme Début On indique que le nombre de tours est de 0 au début du programme METTRE N à...? Une pression sur le bouton poussoir BP1 allume la DEL 1 Début de l échauffement BP1appuyé? Oui ALLUMER DEL 1 Non Si un élève passe dans le faisceau infrarouge cela provoque le changement d'état du récepteur RE1 On ajoute 1 au nombre de tour...? AJOUTER... à N Si le nombre de tours est inférieur à 5, alors l'élève continue à courir Sinon le nombre de tours est supérieur à 5, alors la DEL 2 s allume Fin de l échauffement... > 5?.? Fin Page 5 sur 6
Question 1 : Niveau de réussite de la tâche complexe A (expert) B (acquis) C (en cours d'acquisition) D (non acquis) Utilisation de l aide 1 Utilisation de l aide 2 Questions Items : Savoir utiliser ses connaissances : le vivant 2.1 2.2 Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer à l'aide d'un langage adapté Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale ou technologique, démontrer 2.3 Rechercher, extraire et organiser l'information utile Savoir utiliser ses connaissances : le vivant 3.1 Rechercher, extraire et organiser l'information utile Les objets techniques 3.2 Réaliser, manipuler, mesurer, calculer, appliquer des consignes 3.3 L Univers et la Terre 3.4 Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer à l'aide d'un langage adapté Bravo jeune Scientifique!!! Tu y es presque!!! Ce sera mieux la prochaine fois!!! Page 6 sur 6