Brevet 2022 Sciences : sujet et corrigé

SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE - Durée 30 minutes – 25 points

Sujet : La diversité des couleurs de la peau et le soleil

Document 1 - Pourquoi naît-on avec des couleurs de peau différentes ?

Du « brun foncé » au « blanc-rosé », l’être humain affiche une belle diversité de couleurs de peau. Une diversité que l’on doit à plusieurs pigments, telle la mélanine qui protège des effets néfastes du soleil, comme des cancers de la peau.
La mélanine, ce pigment brun foncé, est fabriqué par la peau grâce à l’action de plusieurs gènes. Plus les cellules de la peau sont riches en mélanine, plus la peau est foncée : c’est ce qui fait la diversité des couleurs de peau observées !
La couleur de peau est transmise génétiquement aux enfants par leurs parents. Mais des variations peuvent apparaitre entre frère et sœur, parent et enfant. Et si ces personnes s’exposent au soleil, le bronzage ou les coups de soleil pourront modifier leur couleur de peau naturelle.

Source modifiée : Nina Marchi, Doctorante au Musée de L’Homme

Document 2 – Différentes couleurs de peau dans l’espèce humaine

Document 2a – Quelques exemples de familles

(Schéma représentant trois familles avec des parents de couleurs de peau différentes et leurs enfants : Eric, Elodie, Pierre et Jeanne).

Jeanne qui est blonde avec une peau très pâle et des taches de rousseur, n’a pas la même couleur de peau que Pierre. Elle se rend compte qu’elle commence à avoir mal au visage après avoir passé tout l’après-midi au soleil, à jouer avec ses amis Pierre, Eric et Elodie, qui eux ne se plaignent de rien.

Document 2b - une classification des différents types de peau

Source : https://www.msdmanuals.com/fr/professional/multimedia/table/v37915883_fr

L’indice de protection (IP) d’une crème solaire est une mesure d’efficacité de celle-ci contre les coups de soleil induits par les UVB.

Document 3 - le rayonnement ultraviolet du soleil et ses conséquences sur la peau

(Schéma montrant le spectre solaire :

• UVC (200-280 nm) : Arrêtés par la couche d'ozone.
• UVB (280-315 nm) : Responsables des coups de soleil.
• UVA (315-400 nm) : Responsables du bronzage et du vieillissement cutané.
  Tous les UV présentent des risques de cancers de la peau.)

Question 1 (8 points) : À partir du document 1,

• 1a- Préciser comment on explique la diversité des couleurs de peau à la naissance.
• 1b- Expliquer comment l’environnement peut modifier la couleur de la peau.

Question 2 (3 points) : À partir du document 1 et du document 2, retrouver l’affirmation correcte et recopier la bonne réponse sur votre copie.
La couleur de la peau :
a- est un caractère héréditaire
b- est un caractère dû au hasard
c- est identique entre les parents et les enfants
d- est toujours la même dans une famille

Question 3 (5 points) : À partir du document 2,

• 3a- Déterminer le type de peau de Jeanne.
• 3b- Quel indice de protection minimum est recommandé pour un individu de peau mate (type IV) ?

Question 4 (3 points) : À partir du document 3,

• Préciser quel type d’ultraviolet est responsable des coups de soleil.

Question 5 (6 points) : À partir de vos connaissances et des informations issues de l’ensemble des documents,

• 5a- Donner à Jeanne deux conseils pour éviter les coups de soleil.
• 5b- Indiquer quels sont les risques pour sa santé à long terme.

PHYSIQUE – CHIMIE – Durée 30 minutes – 25 points

MISSION ALPHA

Le 23 avril 2021, l’astronaute français Thomas Pesquet a décollé depuis la base de Cap Canaveral en Floride (USA) pour rejoindre la station spatiale internationale en orbite autour de la Terre, avec trois autres membres d’équipage : c’est la mission Alpha.
L’équipage a rejoint la station spatiale internationale à bord du vaisseau spatial Crew Dragon, lancé par une fusée Falcon 9.

Partie 1- Assister au décollage de la fusée Falcon 9.

Lors du décollage de la fusée Falcon 9, le bruit est l’un des plus forts qu’il est possible de produire sur la Terre : des ondes sonores très puissantes se propagent. Il est cependant possible d’assister au spectacle de la fusée quittant le sol terrestre sur des sites d’observation très éloignés de la zone de décollage.

Question 1 (4 points) :
Déterminer, à l’aide du document 1, la valeur du niveau sonore en décibels (dB) à partir de laquelle un bruit provoque des dégâts irréversibles pour l’oreille.

Document 1 : échelle du bruit.
(Graphique montrant les niveaux sonores :

• 0 à 80 dB : Aucun risque à court ou moyen terme.
• 80 à 120 dB : SEUIL DE RISQUE / Risque à court ou moyen terme.
• 120 dB : SEUIL DE DOULEUR.
• 120 à 160+ dB : Dégâts irréversibles / Surdité.)

Question 2 (5 points) :
Le niveau sonore d’un bruit émis dans toutes les directions diminue de $6\text{ dB}$ lorsque l’on double la distance par rapport à la source de ce bruit.
Compléter le tableau dans l’annexe, à rendre avec la copie (page 8/ 8).

Tableau de l'annexe (page 8) :

Question 3 (4 points) :
Déterminer la distance minimale entre le site de décollage de la fusée et les spectateurs, pour que les spectateurs ne risquent aucun dégât irréversible de l’oreille. Justifier la réponse.

Partie 2 – L’eau et l’air dans la station spatiale.

L’eau et l’air sont nécessaires à la vie des astronautes : leurs besoins sont assurés par différents procédés.

Question 4 (4 points) :
Parmi les formules chimiques ci-dessous, recopier sur la copie les noms de celles qui correspondent à des molécules. Justifier la réponse.

• Diazote : $N_2$
• Hydrogène : $H$
• Eau : $H_{2}O$
• Dioxygène : $O_2$
• Oxygène : $O$
• Azote : $N$

Partie 3 – « Regardez le monde défiler ».

Thomas Pesquet a proposé de nombreuses photos et vidéos au cours des six mois passés dans la station spatiale internationale.

Question 5 (4 points) :
La station spatiale est en mouvement circulaire et uniforme par rapport au centre de la Terre. Thomas Pesquet reste au hublot de la station spatiale pour prendre des photos.
Justifier les deux affirmations suivantes.
Affirmation A : Thomas Pesquet est immobile par rapport à la station spatiale.
Affirmation B : Thomas Pesquet est en mouvement par rapport au centre de la Terre.

Question 6 (4 points) :
Données :

• Vitesse moyenne de la station spatiale internationale sur son orbite autour de la Terre : $v=27600\text{ km/h}$.
• Distance moyenne parcourue par la station spatiale internationale sur son orbite autour de la Terre, pour un tour : $d=42600\text{ km}$.
• La durée $t$ (en h) nécessaire pour parcourir une distance $d$ (en km) à une vitesse moyenne $v$ (en km/h) s’écrit : $$t=\frac{d}{v}$$

En 24 heures, la station spatiale internationale réalise plusieurs fois le tour de la Terre : ses occupants peuvent ainsi assister à de nombreux levers et couchers du Soleil.
Montrer, par un calcul, que la durée $t$ nécessaire à la station spatiale internationale pour faire le tour de la Terre vaut environ $1,5\text{ h}$ soit $1\text{ h }30\text{ min}$.