DNB 2024Centres étrangersCorrigé complet

Explorer les fonds marins : coraux, plongée, sonar

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences9 questions

Notions BO couvertes

T1.1·Espèces/mélanges/solubilité/masse volumique/changements d'état T1.3·Atomes/molécules/ions/modèles T1.4·pH, acides-bases, tests d'ions T2.2·Forces et interactions (modélisation)T2.3·Gravitation, poids et masse P=mg T4.2·Son (propagation, vitesse, fréquence)T4.3·Distance par retard/écho

PDF du sujet officiel

Ce sujet multi-thèmes croise environnement marin, chimie de l'eau de mer, forces et signaux sonar.

1.Partie A, Les coraux (5 pts)

Pour se développer, les coraux doivent vivre dans des eaux dont le pH est compris entre 8,0 et 8,4. Leur squelette est constitué de carbonate de calcium CaCO₃.

Question 1

2 pts

T1.4

Préciser si les eaux favorables aux coraux sont acides ou basiques. Justifier.

Question 2

3 pts

T1.3

Indiquer le nombre d'atomes de carbone et d'oxygène dans la formule CaCO₃.

2.Partie B, Environnement marin des coraux (9 pts)

Le squelette des coraux contient des ions calcium Ca²⁺ provenant de l'eau de mer. Afin de vérifier la présence de cet ion dans une eau de mer, on souhaite réaliser un test caractéristique sur un échantillon. On dispose des matériels et produits présentés dans le document 1.

Document 1, six matériels alignés : un flacon contenant un échantillon de l'eau de mer testée, un tube à essai, un bécher, un compte-gouttes 1 contenant une solution de nitrate d'argent, un compte-gouttes 2 contenant une solution d'oxalate d'ammonium, un compte-gouttes 3 contenant une solution d'hydroxyde de sodium.

Document 2, tableau de trois tests. Ions chlorure Cl-, réactif nitrate d'argent, formation d'un précipité blanc qui noircit à la lumière. Ions calcium Ca2+, réactif oxalate d'ammonium, précipité blanc. Ions fer II Fe2+, réactif hydroxyde de sodium, précipité vert.

Pour déterminer la masse volumique d'une eau de mer, on réalise les mesures suivantes. L'éprouvette est graduée en millilitres.

Deux étapes. Étape 1 : une éprouvette graduée vide posée sur une balance qui affiche 47 g. Étape 2 : la même éprouvette contenant de l'eau de mer jusqu'à la graduation 70 mL, sur la balance qui affiche 119 g. — Mesures effectuées pour la masse volumique.

Question 3

3 pts

T1.4

Proposer un protocole expérimental pour vérifier la présence de Ca²⁺ dans l'eau de mer.

Question 4

2 pts

T1.4

Indiquer l'observation attendue si l'eau contient Ca²⁺.

Question 5

4 pts

T1.1

Déterminer la masse volumique de l'échantillon d'eau de mer à partir des mesures (éprouvette vide : 47 g ; éprouvette avec eau : 119 g ; V = 70 mL).

3.Partie C, Descente d'un plongeur (6 pts)

Le plongeur subit deux forces : son poids P (action de la Terre) et la poussée d'Archimède F (action de l'eau). Pour descendre, P doit être supérieur à F.

Schéma du plongeur avec deux segments fléchés A (vers le haut) et B (vers le bas) représentant les forces — Document 3, Forces exercées sur le plongeur (segments A et B).

Données

m_plongeur = 90 kg ; g = 10 N/kg ; F = 850 N.

Question 6

2 pts

T2.2

Indiquer lequel des segments A ou B correspond au poids P. Justifier.

Question 7

2 pts

T2.3

Calculer la valeur du poids P du plongeur.

Question 8

2 pts

T2.2

Le plongeur va-t-il descendre ? Justifier.

4.Partie D, Profondeur par sonar (5 pts)

Document 4 : un bateau en surface, une flèche descendante légendée « signal émis » et une flèche montante légendée « signal réfléchi » entre la coque et le fond marin ; la distance verticale entre les deux est notée d. — Document 4, Principe du sonar.

Le sonar émet un signal sonore qui se réfléchit sur le fond marin. Vitesse du son dans l'eau : v = 1500 m/s. La durée mesurée pour l'aller-retour est T = 0,04 s.

Question 9

5 pts

T4.2T4.3

Déterminer la profondeur d du fond marin.

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.