Enseignement Scientifique - Bac 2024
Métropole - Session normale
Epreuve du 19 juin 2024
Consigne officielle
Le candidat traite les trois exercices.
Exercice 1
Enonce
Les mouvements de la Terre
Traitez ce sujet de manière complète et argumentée.
Criteres d'evaluation
Methode
Pour traiter un exercice sur les mouvements de la Terre, il faut adopter une démarche rigoureuse et structurée. Commencez par bien lire et analyser la consigne pour identifier les notions attendues. Ici, il s'agit d'une question de synthèse sur les mouvements de rotation et de révolution, et leur lien avec les saisons. Il est essentiel de définir clairement chaque mouvement avec ses caractéristiques principales (durée, axe, sens, conséquences observables). Ensuite, il faut établir le lien de causalité entre le mouvement de révolution, l'inclinaison de l'axe de rotation et les variations saisonnières. Utilisez des schémas mentaux ou des descriptions précises pour expliquer la variation de l'angle d'incidence des rayons solaires et la durée d'ensoleillement selon les saisons et les latitudes. Argumentez chaque point avec des observations concrètes (alternance jour/nuit, trajectoire apparente du Soleil, changement de hauteur du Soleil à midi). Concluez en synthétisant l'interaction des deux mouvements pour expliquer le cycle annuel des saisons.
Points cles
- 1Rotation de la Terre : Mouvement de la Terre sur elle-même en environ 24 heures autour d'un axe incliné de 23,5° par rapport à la perpendiculaire au plan de l'écliptique. Ce mouvement est responsable de l'alternance jour/nuit et du mouvement apparent diurne du Soleil d'Est en Ouest.
- 2Révolution de la Terre : Mouvement de la Terre autour du Soleil en environ 365,25 jours sur une orbite quasi-circulaire (ellipse faiblement excentrique). Ce mouvement explique la variation de la constellation visible la nuit au cours de l'année.
- 3Inclinaison de l'axe de rotation : C'est l'élément crucial qui, combiné au mouvement de révolution, cause les saisons. L'axe de rotation reste orienté dans la même direction (vers l'étoile Polaire) tout au long de l'année.
- 4Mécanisme des saisons : Selon la position de la Terre sur son orbite, l'hémisphère incliné vers le Soleil reçoit ses rayons avec un angle d'incidence plus direct (ils sont plus concentrés) et bénéficie de jours plus longs. Il est alors en été. L'hémisphère incliné à l'opposé reçoit les rayons avec un angle plus rasant (ils sont étalés) et a des jours plus courts : c'est l'hiver. Les équinoxes correspondent aux positions où les deux hémisphères sont éclairés de manière égale.
- 5Conséquences observables : Variation de la hauteur du Soleil à midi (maximale au solstice d'été, minimale au solstice d'hiver), variation de la durée du jour et de la nuit, différences de température. Il est capital de préciser que les saisons ne sont PAS dues à la variation de la distance Terre-Soleil (celle-ci est minime et, de toute façon, la Terre est au plus près du Soleil (périhélie) en janvier, en plein hiver boréal).
Exercice 2
Enonce
L'ADN et l'évolution
Traitez ce sujet de manière complète et argumentée.
Criteres d'evaluation
Methode
Pour traiter un exercice sur l'ADN et l'évolution, il faut adopter une démarche structurée. Commencez par bien lire et analyser la consigne pour identifier les notions clés à mobiliser. Ensuite, organisez votre réponse en plusieurs parties logiques. Une première partie doit définir précisément les concepts de base : l'ADN comme support universel de l'information génétique, et l'évolution comme transformation des espèces au cours du temps. Une deuxième partie doit expliquer le lien entre les deux : comment les mutations de l'ADN, aléatoires et héréditaires, créent une diversité génétique sur laquelle agit la sélection naturelle. Une troisième partie doit aborder les applications, notamment l'utilisation des comparaisons d'ADN pour établir des relations de parenté (phylogénie) et retracer l'histoire évolutive. Il est crucial d'illustrer chaque argument par des exemples concrets (ex: résistance aux antibiotiques, groupes sanguins) et de bien articuler les idées entre elles pour montrer la cohérence du raisonnement scientifique.
Points cles
- 1L'ADN, support universel et variable de l'hérédité : L'ADN est une molécule présente dans toutes les cellules vivantes, constituée d'une séquence de nucléotides (A, T, C, G). Cette séquence code pour les protéines et détermine les caractères d'un individu. Sa structure en double hélice et son mode de réplication semi-conservative assurent la transmission fidèle de l'information génétique, mais des erreurs (mutations) peuvent survenir.
- 2Les mutations, source de diversité génétique : Les mutations sont des modifications aléatoires de la séquence d'ADN (substitution, insertion, délétion). Elles sont à l'origine de nouveaux allèles. La plupart sont neutres ou délétères, mais certaines peuvent conférer un avantage dans un environnement donné. Ces mutations, si elles touchent les cellules germinales, sont héréditaires et constituent la matière première de l'évolution.
- 3Sélection naturelle et évolution : Dans une population, les individus présentent une diversité génétique due aux mutations. Les pressions de l'environnement (ressources, prédateurs, climat) sélectionnent les individus dont les caractères (issus de leur ADN) sont les plus adaptés. Ces individus ont une meilleure survie et/ou reproduction, transmettant ainsi leurs allèles avantageux. La fréquence des allèles dans la population change au fil des générations : c'est l'évolution.
- 4Parenté et phylogénie moléculaire : Plus deux espèces sont apparentées, plus leur ADN (notamment de gènes homologues comme le cytochrome c) est similaire car elles partagent un ancêtre commun récent. En comparant les séquences d'ADN ou de protéines, on peut construire des arbres phylogénétiques qui retracent les liens de parenté et l'histoire évolutive des espèces. Le nombre de différences donne une estimation du temps écoulé depuis la divergence.
- 5Preuves moléculaires de l'évolution : L'unité du monde vivant (code génétique universel, gènes homologues), l'existence de gènes vestigiaux (pseudogènes) et la correspondance entre arbres phylogénétiques morphologiques et moléculaires sont des preuves solides de l'évolution. L'étude de l'ADN ancien permet même de suivre l'évolution en temps réel (ex: virus de la grippe).
Exercice 3
Enonce
Les ondes et l'information
Traitez ce sujet de manière complète et argumentée.
Criteres d'evaluation
Methode
Pour traiter un exercice sur les ondes et l'information, il faut adopter une démarche structurée. Commencez par analyser précisément les termes du sujet et identifiez les notions du programme concernées. Ici, 'ondes', 'information', 'signaux', 'numérisation' et 'transmission' sont centraux. Il s'agit ensuite de construire un raisonnement logique qui relie ces concepts. Une bonne copie définit d'abord ce qu'est un signal (porteur d'information) et distingue les signaux analogiques des signaux numériques. Puis, elle explique le principe de la numérisation (échantillonnage et quantification) et ses avantages pour la transmission. Enfin, elle aborde les modes de transmission (filaire, hertzienne, guidée) en insistant sur le rôle des ondes comme support physique. Il est crucial d'illustrer chaque partie par des exemples concrets (transmission d'une image, d'un son, téléphonie mobile, Wi-Fi) et de mentionner les grandeurs physiques importantes (fréquence, période, célérité). La conclusion doit synthétiser le lien entre la transformation de l'information en signal et son transport par des ondes.
Points cles
- 1Définition et nature des signaux : Un signal est une grandeur physique variable (tension électrique, onde lumineuse, sonore) qui transporte une information. Il peut être analogique (variation continue) ou numérique (suite discrète de valeurs, souvent binaires). La numérisation permet de convertir un signal analogique en signal numérique.
- 2Principe de la numérisation : Ce processus en deux étapes est fondamental. L'échantillonnage consiste à prélever la valeur du signal analogique à intervalles de temps réguliers (fréquence d'échantillonnage). La quantification attribue à chaque échantillon une valeur discrète parmi un nombre fini de possibilités, définies par la résolution (nombre de bits). Cela génère un fichier numérique.
- 3Avantages du numérique : La numérisation permet une transmission et un stockage plus fiables. Le signal numérique est moins sensible au bruit et à la dégradation, car il est basé sur la reconnaissance de états distincts (0 et 1). Il permet également une correction d'erreurs et une compression des données.
- 4Transmission par ondes : L'information numérique (suite de 0 et 1) doit être portée par une onde pour être transmise. Une onde est une perturbation qui se propage sans transport de matière. Pour une transmission radio, le signal numérique module une onde porteuse haute fréquence (modulation d'amplitude ou de fréquence). La célérité de l'onde dépend du milieu (≈ 3x10^8 m/s dans le vide pour les ondes électromagnétiques).
- 5Canaux de transmission et caractéristiques : La transmission peut être filaire (câble électrique, fibre optique) ou sans fil (ondes radio, Wi-Fi). La fibre optique utilise la réflexion totale de la lumière pour guider un signal numérique à très haut débit. La qualité de la transmission dépend de la bande passante du canal et du débit binaire (en bit/s), lié à la fréquence du signal.
