Ecole Normale de l Enseignement Privé Concours d entrée interne Session novembre 2008 SCIENCES Durée : 2 heures 30 Coefficient : 2 1 ère partie : Sciences physiques (15 points) I) En consultant les divers graphiques des documents 1 et 2, dites de quels paramètres ou variables dépend l effet produit par le courant alternatif sur le corps humain? (2 pts) II) III) IV) Quels seront les effets d un courant d intensité de 10 ma d une durée de contact de 0,5 s (seconde) (1 pt) Pour une même durée de contact avec le courant, à partir de quelle valeur de l intensité le corps est soumis à de graves risques. (1 pt) Sachant qu un arrêt de la respiration ou un arrêt cardiaque peut entraîner la mort même pour une durée de contact aussi courte (0,5 s), à partir de quelle intensité y a-til danger de mort dans ce cas? (1 pt) V) Chez soi le plus petit calibre de coupe-circuit (fusible) est de 10A. Dans quelle zone se situe-t-on en cas de court-circuit (contact avec la tension du secteur)? Et quels en sont les risques? (1pt) VI) A partir de quelle valeur de l intensité peut-on considérer qu il y a un risque majeur d électrisation ou électrocution? (1pt) VII) Quelle sera la quantité d électricité reçue par un corps soumis aux conditions de la deuxième question? (durée de contact de 0,5 s) (1pt) C est la quantité d Electricité qui conditionne l effet produit par le courant électrique dans le corps humain. La Quantité d Electricité (Q) est définie comme étant le produit de l intensité (I) du courant électrique en Ampères, par le temps(t) de passage de ce courant exprimé en secondes ou en heures Q = I x t Q en coulombs ; I en ampère ; t en seconde. 1
VIII) Même question si l intensité est de 100 ma pour la même durée de contact. (1pt) IX) De quels paramètres ou variables dépend la résistance du corps humain? (1 pt) X) Dans quelles conditions le corps humain est-il le plus vulnérable aux effets du courant électrique? (1 pt) XI) Quelle sera la quantité d électricité (Q) reçue par un corps ayant la peau sèche soumise pendant 10 secondes à une tension électrique de 50 V? (2 pts) Corps humain et résistance au courant électrique : LA RESISTANCE ELECTRIQUE est la propriété de tous les matériaux de présenter une résistance au passage du courant (y compris le corps humain) La loi d Ohm dit que U = R X I U est la tension du courant en volt (V) ; R est la résistance en ohm (Ω) ; I est l intensité du courant en Ampère (A) 1 k Ω (kilo-ohm ) = 1000 ohms. La résistance électrique d un conducteur s exprime en ohms (Ω) ou en kilo-ohms (kω ) XII) Question identique avec la peau mouillée. (2 pts) 2
Document 1 : D après : académie de Nancy-Metz- prévention aux risques Professionnels ZONE 1 : courant inférieur au seuil de perception (suivant l état de la peau) ; aucune réaction ZONE 2 : Choc au toucher ; réaction brutale ; contractures musculaires ; risque mineur si ce n est la chute de la personne ; aucun effet pathologique dangereux. ZONE 3 : Choc électrique + début de tétanisation du thorax ; sans secours rapides, l accidenté peut mourir par asphyxie. ZONE 4 : Choc + tétanisation + fibrillation ventriculaire : survie limitée à 3 minutes par arrêt cardiaque. Document 2 : D après l académie de Nancy-Metz Prévention aux risques Professionnels ) 3
2 ème partie : Sciences de la vie et de la terre (15 points) «Les besoins nutritifs des êtres vivants» 1) On cherche à connaître les conditions nécessaires au développement de champignons microscopiques (des moisissures). Pour cela, des cultures de moisissures ont été réalisées et les résultats sont présentés dans le document 1 cidessous : Milieux de culture Lumière Température Résultats 1 Pain humide + moisissures 20 c (présence) nombreuses 2 Pain humide - moisissures 20 c (absence) nombreuses 3 Pain sec + 20 c Pas de développement 4 Pain humide + 0 c Pas de développement 5 Pain humide + 70 c Pas de développement 6 Eau + gélose + 20 c Pas de développement Eau + gélose + sels moisissures peu 7 + 20 c minéraux nombreuses Eau + gélose + sels moisissures 8 + 20 c minéraux + sucre nombreuses Document 1 : Tableau des résultats de cultures de moisissures dans différentes conditions a) Etude du document 1 : proposer trois hypothèses que l on a voulu vérifier en réalisant ces expériences. (3 pts) b) Etude du document 1 : analyser de façon rigoureuse les résultats de ces expériences afin de préciser les conditions nécessaires au développement des champignons microscopiques. (5 pts) 2) Les végétaux chlorophylliens (verts) se nourrissent uniquement de matières minérales. Or, pour produire leur propre matière organique carbonée (feuilles, tiges, fleurs, fruits, ) il leur faut une source de carbone. a) L expérience suivante est réalisée : on cultive des plants de tomates dans des serres dont l air contient plus ou moins de CO 2 (dioxyde de carbone), toutes les autres conditions de culture étant identiques. Après 30 jours de culture, on évalue la quantité de matière organique produite par les plants de tomates en mesurant la teneur en amidon dans leurs feuilles. (1 pt) Amidon = matière organique carbonée produite par les végétaux chlorophylliens. On obtient alors le tableau suivant (document 2) : Teneur en CO 2 dans la serre (en %) 0,05% 0,2% Pourcentage d amidon mesuré dans les feuilles 2% 12% Quelle conclusion pouvez-vous retirer de l analyse des résultats du document 2? 4
b) Deux autres expériences sont alors réalisées afin de préciser les conditions de nutrition de ces végétaux verts : - On place tout d abord une plante verte à la lumière, puis elle est placée à l obscurité quelques jours : on note aucune présence d amidon dans ses feuilles. - Une plante verte laissée quelques jours à l obscurité et dont les feuilles ne contiennent plus d amidon est placée ensuite à la lumière ; après quelques heures on note la présence d amidon au niveau des feuilles. Quelles informations supplémentaires sur les besoins nutritifs des végétaux chlorophylliens nous apportent ces deux expériences? (2 pts) 3) Par un texte court, récapituler les besoins nutritifs des champignons microscopiques (organismes non chlorophylliens) d une part et des végétaux chlorophylliens d autre part (vous aider des réponses précédentes et de vos connaissances personnelles). (4 pts) 5
3 ème partie : Analyse de productions d élèves (10 points) Question 1 : Quelle est la notion abordée dans les exercices (annexe 1)? (2 pts) Question 2 : D après vous que doit savoir un élève sur cette notion au cycle 1, au cycle 2, au cycle 3? (3 pts) Question 3 : En vous référant à vos propositions de la deuxième question, à quel cycle de la scolarité situez-vous Sarah, Jonathan et Adrien, cycle 2 ou cycle 3? Pourquoi? (3 pts) Question 4 : Que pensez-vous de la réponse de Kévin? (2 pts) 6
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Ecole Normale de l Enseignement Privé Concours d entrée interne Session novembre 2008 SCIENCES Durée : 2 heures 30 Coefficient : 2 1 ère partie : Sciences physiques (15 points) CORRECTION I) de l intensité (I) ; de la durée de contact ( t ) ; de la résistance du corps ( R) ; de la tension du courant ( U) (4x 0.5p = 2 pts) II) III) IV) zone 2 : aucun effet pathologiques dangereux (1 pt) à partir de 25 (30 ou 40 ma sont acceptés). (1 pt) à partir de 100 ma (1 pt) V) Dans la zone 4 : danger de mort. (1 pt) VI) VII) à partir de 500 ma. (1 pt) Q= Ixt Q= 10x0,001x 0,5 = 0,005 C Q= 0,O05 C (1 pt) VIII) Q= 100x0,001x 0,5 = 0,05 C Q= 0,05 C (1 pt) IX) de l humidité de la peau lors du contact avec le courant électrique. (1 pt) X) lorsqu il est immergé (1 pt) XI) Q= Ixt et U= RxI I= U : R Donc Q= RxI2 x t ou Q= U :R x t Si U= 50 V R=4 kω= 4000 Ω (peau sèche) et t=10s : Q = (50x 10) : 4000 = 0,125 C (2 pts) XII) sur peau mouillée : même calcul Q= (50x10) : 1000= 0,5 C (2 pts) 1
2 ème partie : Sciences de la vie et de la terre (15 points) CORRECTION 1) a- Etude du document 1 : proposer trois hypothèses que l on a voulu vérifier en réalisant ces expériences. (3 pts) Ces expériences vont permettre de vérifier les hypothèses suivantes (la question n en demande que trois): - les moisissures ont besoin d eau pour leur développement - les moisissures ont besoin de lumière pour leur développement - les moisissures ont besoin de substances nutritives pour leur développement (sels minéraux, sucre, pain) - les moisissures ont besoin d une température adaptée pour se développer (plusieurs réponses possibles : 0 c ou 20 c ou 70 c, car les trois températures sont testées dans les expériences) b- Etude du document 1 : analyser de façon rigoureuse les résultats de ces expériences afin de préciser les conditions nécessaires au développement des champignons microscopiques. (5 pts) La comparaison des expériences 1 et 2 montre que la lumière n est pas nécessaire au développement des moisissures. (0,5 pt) La comparaison des expériences 1et 3 montre que l eau est indispensable au développement des levures. (0,5 pt) La comparaison des expériences 1 et 4 montre que les moisissures ne se développent pas à une température de 0 c et les expériences 1 et 5 prouvent qu à 70 c non plus. Il leur faut donc une température de 20 c pour leur développement. (1,5 pt) Expériences 1et 6 : la gélose humide (à 20 c) ne suffit pas au développement des moisissures. (0,5 pt) Expériences 6 et 7 : la présence de sels minéraux avec la gélose humide permet un faible développement des moisissures. Les sels minéraux sont un élément nutritif nécessaire mais pas suffisant. (1 pt) Expériences 7 et 8 : Les moisissures se développent très bien s il y a présence de gélose humide associée à des sels minéraux et un sucre, qui sont ses éléments nutritifs. (1 pt) 2) a- Quelle conclusion pouvez-vous retirer de l analyse des résultats du document 2? Quand la teneur en CO ² plante augmente. (1 pt) augmente dans la serre, le pourcentage d amidon produit par la b- Quelles informations supplémentaires sur les besoins nutritifs des végétaux chlorophylliens nous apportent ces deux expériences? A l obscurité l amidon n est pas synthétisé par la plante, mais il est utilisé. (1 pt) A la lumière, le végétal produit de l amidon. (1 pt) 2
3) Par un texte court, récapituler les besoins nutritifs des champignons microscopiques (organismes non chlorophylliens) d une part et des végétaux chlorophylliens d autre part. (vous aider des réponses précédentes et de vos connaissances personnelles). Les besoins nutritifs des champignons microscopiques (organismes non chlorophylliens) : Ils ont besoin d eau, de sels minéraux, de matière organique (sucre, pain, ) et de O² pour respirer. (2 pts) Les besoins nutritifs des végétaux chlorophylliens : Ils ont besoin d eau, de sels minéraux, de lumière et de CO² pour pratiquer la photosynthèse et produire de la matière organique qu ils utiliseront ensuite. (2 pts) 3 ème partie : Analyse de productions d élèves (10 points) Question 1 : Quelle est la notion abordée dans les exercices? (2pts) La notion de transformation de la matière, les différents états de la matière en particulier le changement des états de l eau, les propriétés physiques de l eau. Question 2 : D après vous que doit savoir un élève sur cette notion au cycle 1, au cycle 2, au cycle 3? (3pts) Il n est pas demandé aux candidats de donner exactement les compétences des instructions officielles mais simplement de repérer s ils sont capables d anticiper, d avoir une idée sur la question. On mesurera donc la pertinence de leurs propositions. Cycle 1 : Poser des questions, décrire ses propres perceptions de la matière (eau : élément liquide, qui coule, le glaçon est froid, dur ), repérer et nommer les états de l eau. Cycle 2 : Savoir expliquer, après observation, que l eau et la glace sont deux états d une même substance, quelles transformations s opèrent, que dans l eau la glace n a pas disparu même si on ne la voit plus, reconnaître ces états dans différents phénomènes naturels. Cycle 3 : Commencer à savoir expliquer le phénomène de transformation de la matière, de conservation de la matière et de réversibilité par le biais de l'eau. Mettre en relation les changements d'état avec les conditions thermiques. Mettre en place une situation d expérience. Question 3 : en vous référant à vos propositions de la deuxième question, à quel cycle de la scolarité situez-vous Sarah, Jonathan et Adrien, cycle 2 ou cycle 3? Pourquoi? (3pts) Sarah : cycle 3 Sarah va au-delà des constats, elle explique de façon claire même si certains éléments sont présentés de façon un peu maladroite. Certains termes techniques sont utilisés (solidifié, liquéfaction, gaz, vaporise), des relations sont établies, en particulier l influence de la chaleur. Liquéfaction est un terme qui est par ailleurs mal employé. Sarah ne s arrête pas à la transformation solide-liquide, elle poursuit son raisonnement en donnant des indications sur la vaporisation. 3
Jonathan : cycle 2 La transformation d un état à l autre est comprise, bien expliquée avec le schéma même si les couleurs sont incorrectes puisque le glaçon devrait avoir la même couleur que l eau liquide. Adrien : cycle 2 Adrien a bien repéré qu il n y a plus de glaçon, mais il n explique pas ce qu il est devenu. On peut se demandé s il a compris qu il s est transformé en liquide ou s il pense simplement qu il a disparu complètement. Question 4 : Que pensez-vous de la réponse de Kévin? (2pts) Kévin donne une définition du glaçon et explique comment il s est formé, expliquant le changement d état inverse de celui qui est demandé : transformation de l eau en glace. Apparemment il n a pas compris la question ou il n en a lu qu une partie, et du coup, l a mal interprétée. 4