Brevet 2023 Sciences : sujet et corrigé

SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE - Durée 30 minutes

Une culture de micro-organisme pour l’alimentation humaine

Document 1 : Qu’est-ce que la spiruline ?
La spiruline, Arthrospira platensis est couramment appelée « algue bleue » spiralée, elle est en fait plus précisément une cyanobactérie aquatique. La spiruline ne possède pas de paroi cellulosique rigide, ce qui lui confère une très bonne assimilation par l’organisme humain. Elle est aussi très riche en protéines et en vitamines.
(Microphotographie de spirulines - Échelle : 0,05 mm)

Question 1 (3 points)
À partir du document 1, identifier les caractéristiques de la spiruline qui la rendent intéressante pour l’alimentation humaine.

Document 2 : La classification de quelques organismes.
Ci-dessous, une classification en groupes emboités. Dans chacune des cases sont inscrits les caractères, et en gras sont indiqués le nom de groupes.

• Présence de Chlorophylle
  • CYANOBACTERIES, dont spiruline
  • LIGNEE VERTE
    • Présence de cellules avec noyau
      • SPERMATOPHYTES
        • Présence de graines
          • GYMNOSPERMES
            • Présence de cônes
          • ANGIOSPERMES
            • Présence de fleurs

Question 2 (2 points)
À partir du document 2, donner le ou les caractère(s) commun(s) entre les individus appartenant au groupe des angiospermes et la spiruline.

Document 3 : Croissance des spirulines.
Dans le but de produire de la spiruline pour l’alimentation humaine, on cherche à déterminer les meilleures conditions pour la cultiver. Pour cela, on fait varier certains paramètres du milieu et on mesure la production de matière organique des spirulines. Ci-dessous, le graphique présente la production de matière organique des spirulines en fonction de l’éclairement et de la température.

(Graphique : Production de matière organique en $g/m^2$ en fonction de l'éclairement en kilolux pour trois températures : $20\text{ °C}$, $25\text{ °C}$ et $30\text{ °C}$)
Conditions de culture : $pH=10,4$ ; Salinité = $16\text{ g/L}$

Question 3 (4 points)
À partir du graphique du document 3, indiquer quels sont les paramètres qui varient et quels sont les paramètres qui ne varient pas.

Question 4 (3 points)
À partir du graphique du document 3, indiquer sur votre copie en reportant la lettre si les propositions ci-dessous sont vraies ou fausses.
A. Pour 10 kilolux d’éclairement, la production de matière est plus importante pour une température d’eau à $20\text{ °C}$ qu’à $25\text{ °C}$.
B. Pour une eau à $25\text{ °C}$ et pour un éclairement de 20 kilolux, la production de matière est entre 9 et $10{\text{ g/m}}^2$.
C. À partir de 30 kilolux, la production de matière n’augmente plus quelle que soit la température de l’eau.

Question 5 (4 points)
À partir du graphique du document 3, indiquer les conditions de culture qui permettent la meilleure croissance des spirulines.

Document 5 : Les avantages nutritionnels et écologiques de la spiruline.
On s’intéresse aux avantages que pourrait apporter la culture de la spiruline pour la population dans le cadre d’une alimentation équilibrée, et dans le but de limiter l’impact écologique de l’alimentation. L’agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation recommande un apport quotidien en protéines situé entre 10 et 27% de l’apport énergétique total, pour un adulte de moins de 60 ans.

Document 5a. Evolution de la disponibilité en eau en Europe.

Document 5b. Teneur en protéines de quelques aliments, en %, par rapport à la masse totale.
(Graphique à barres montrant : Spiruline $\approx 60\%$, Soja $\approx 40\%$, Bœuf $\approx 20\%$)

Document 5c. Volume d’eau nécessaire à la culture d’1 kg de protéines, en litres.
(Graphique à barres montrant : Spiruline $\approx 500\text{ L}$, Soja $\approx 1000\text{ L}$, Bœuf $\approx 100000\text{ L}$)

Question 7 (9 points)
À l’aide document 5, expliquer pourquoi la spiruline pourrait être une culture intéressante pour nourrir la population, sur le plan nutritionnel et écologique.

TECHNOLOGIE - Durée 30 minutes

Présentation
La trottinette électrique est un moyen de transport peu encombrant, léger, peu polluant et pratique pour se déplacer au cœur des villes. Sa popularité ne cesse de croître (plus de 200 000 ventes en 2018) mais son usage en milieu urbain est source de nombreux accidents. Une réglementation intégrée au code de la route a été mise en place.

Document 1 : extrait des nouvelles règles en vigueur au 26 octobre 2019

1. La circulation sur les trottoirs est interdite, sauf si le maire l’autorise et dans ce cas l’allure doit être modérée ($6\text{ km/h}$).
2. L’utilisateur doit être âgé d’au moins 12 ans.
3. La vitesse maximale autorisée est de $25\text{ km/h}$.
4. Les feux avant et arrière sont obligatoires.
5. Le transport de passager est interdit.
6. Le port d’un gilet rétro-réfléchissant est obligatoire la nuit ou en cas de visibilité insuffisante la journée.
7. L’avertisseur sonore est obligatoire.
8. Un système de freinage est obligatoire.
9. L’utilisateur a l’obligation d’avoir une assurance.

Document 2 : descriptif de la trottinette électrique
La trottinette comprend les éléments suivants :

• Éclairage LED avant et arrière
• Avertisseur sonore
• Système de pliage
• Roue avec moteur intégré et frein électromagnétique
• Batterie
• Gâchette de freinage et gâchette d'accélération
• Écran couleur LCD
• Boutons de commande (éclairage, avertisseur sonore)

Question 1 (4 points)
À l’aide du texte de présentation, relever trois avantages et un inconvénient de la trottinette comme moyen de transport urbain.

Question 2 (7 points)
À l’aide du document 2, compléter le tableau du document réponse. Indiquer les solutions techniques manquantes.

Question 3 (4 points)
À l’aide du document 1, compléter la colonne de droite du tableau « Règlement » par une croix, si la solution technique permet de satisfaire une exigence de la nouvelle réglementation.

Question 4 (6 points)
Pour accroître la sécurité pendant toute la durée du freinage, l’éclairage arrière se met à clignoter, la commande d’accélération n’est pas autorisée et le moteur n’est plus alimenté en électricité.
Le feu arrière retrouve ensuite l’état dans lequel il était avant le freinage (allumé ou éteint).
Compléter l’algorigramme décrivant ce fonctionnement avec les propositions ci-dessous :

• Allumer éclairage LED arrière 0,2 secondes
• Éteindre éclairage LED arrière 0,2 secondes
• Éclairage demandé ?
• OUI - NON
• Autoriser l’accélération

Question 5 (4 points)
Compléter le programme (document réponse page 8/8), en indiquant la position des blocs manquants, pour qu’il corresponde à l’algorigramme précédent.

DOCUMENT RÉPONSE (À RENDRE AVEC LA COPIE)

Question 2 et question 3

Question 4 : Algorigramme de gestion de l'éclairage lors du freinage
(L'élève doit compléter les blocs vides de l'algorigramme sur la page 7/8 en utilisant les propositions fournies)

Question 5 : Programme de commande
(L'élève doit associer les blocs suivants aux emplacements A, B, C ou D du programme type Scratch)

• Autoriser l'accélération
• Gâchette de freinage = 1
• bouton d'éclairage = 1
• Ne pas autoriser l'accélération