DNB 2023AsieCorrigé complet

Écholocation chez les grands dauphins : fréquence, perception, vitesse du son

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences7 questions

Notions BO couvertes

T3.5·Énergie électrique E=Pt (kWh, conversions)T4.2·Son (propagation, vitesse, fréquence)T4.3·Distance par retard/écho

Les grands dauphins utilisent l'écholocation : ils émettent un signal sonore, le récupèrent réfléchi par les poissons et localisent la cible. On étudie les fréquences, le seuil de perception, et la vitesse du son dans l'eau.

1.Partie 1, Émission et perception du signal (8 pts)

Coupe de la tête d'un grand dauphin, tournée vers un poisson à gauche. Une flèche « signal émis » part de l'avant de la tête vers le poisson, une flèche « signal réfléchi » revient. Quatre organes sont légendés : le melon et l'évent en haut, la mâchoire inférieure et l'oreille interne en bas. — Principe de l'écholocation chez le dauphin.

Axe des fréquences en hertz partagé en trois domaines par deux repères, à 20 et à 20 000 : infrasons à gauche, sons audibles au milieu, ultrasons à droite. — Domaines de fréquences des signaux sonores pour l'être humain.

Tableau à deux lignes : profondeur en mètres 50, 100, 200, 300, 400 ; vitesse du son en mètres par seconde 1 520, 1 515, 1 510, 1 505, 1 500. — Vitesse du son dans l'océan selon la profondeur.

Question 1

2 pts

T4.2

Parmi les propositions suivantes, identifier celles qui sont exactes (indiquer uniquement les lettres correspondantes sur la copie).

a, L'oreille interne du dauphin émet des signaux sonores.
b, Le dauphin peut émettre des signaux sonores.
c, Le dauphin peut capter des signaux sonores.
d, Le son va plus vite à 400 m qu'à 50 m de profondeur.

Question 2

3 pts

T4.2

Indiquer si un signal de fréquence 50 kHz émis par un grand dauphin peut être entendu par un plongeur évoluant à proximité. Justifier.

Question 3

3 pts

T3.5

Une conversion d'énergie se produit dans l'oreille interne du grand dauphin. Recopier le schéma suivant et compléter les pointillés afin de représenter cette conversion d'énergie.

Schéma à compléter : une flèche entrante surmontant des pointillés, un ovale contenant des pointillés, puis une flèche sortante surmontant des pointillés. — Le schéma de conversion à compléter.

2.Partie 2, Seuil de perception du dauphin (8 pts)

Courbe du seuil de perception sonore du grand dauphin, en décibels, en fonction de la fréquence portée sur un axe logarithmique de 20 Hz à 200 000 Hz. Elle descend de 140 dB vers 50 Hz jusqu'à un minimum d'environ 40 dB vers 50 000 Hz, puis remonte très vite. — Seuil de perception sonore du dauphin (dB) en fonction de f.

Question 4

4 pts

T4.2

Indiquer si, pour une fréquence inférieure à 20 kHz, un grand dauphin perçoit plus facilement les signaux de faible fréquence ou les signaux de haute fréquence. Justifier.

Question 5

4 pts

T4.2

Le sonar d'un navire émet un signal de fréquence 20 kHz, dont l'intensité sonore est de 70 dB lorsqu'il parvient à un groupe de grands dauphins. En exploitant le graphique précédent, montrer que ce signal peut perturber le groupe de dauphins.

3.Partie 3, Vitesse du son et localisation (9 pts)

Question 6

3 pts

T4.3

Parmi les relations suivantes, recopier celle qui permet de calculer la vitesse d'une onde sonore. Préciser ce que représentent t et d.

A : v = d/t
B : v = t/d
C : v = d × t

Question 7

6 pts

T4.3

Un grand dauphin nageant à 100 m de profondeur émet un signal sonore. Il localise ainsi un banc de poissons évoluant à la même profondeur grâce à un signal reçu 106 ms après l'avoir émis. Déterminer la distance séparant le grand dauphin du banc de poissons.

Méthodologie

Chaque corrigé suit une méthodologie de rédaction rigoureuse, avec formule littérale annoncée, étapes de calcul détaillées et phrase de conclusion explicite. Idéal pour s'entraîner à rédiger comme attendu au DNB.