Brevet 2025 Sciences : sujet et corrigé

Le végétal appelé Solanum tuberosum est cultivé pour son organe de réserve souterrain ou tubercule nommé « pomme de terre ». Les pommes de terre constituent un aliment de base essentiel dans de nombreuses régions du monde. Dans ce sujet, on s’intéresse aux impacts des doryphores (insectes) sur les cultures de pommes de terre.

Document 1 : impact des doryphores sur la production de tubercules de plants de pommes de terre
Les larves et les adultes doryphores se nourrissent des feuilles du végétal qui produit les pommes de terre.
[Graphique 1 : NOMBRE de tubercules par plant. Sans doryphore : ~20 ; avec doryphores : ~20]
[Graphique 2 : MASSE moyenne des tubercules par plant (en g). Sans doryphore : ~90g ; avec doryphores : ~25g]

Question 1 (4 points)
À l’aide du document 1, recopier le numéro de la proposition exacte sur votre copie.
L’action des doryphores sur le végétal qui produit les pommes de terre entraîne une :
Proposition 1 - diminution du nombre des tubercules.
Proposition 2 - augmentation du nombre des tubercules.
Proposition 3 - diminution de la masse moyenne des tubercules.
Proposition 4 - augmentation de la masse moyenne des tubercules.

Document 2 : rôles des différents organes d’un plant de pommes de terre

• FEUILLE : fabrique la matière organique grâce à de l'eau, du dioxyde de carbone et à la lumière : c'est la photosynthèse.
• TIGE : transporte la sève brute (eau et sels minéraux) vers les feuilles et la sève élaborée (eau, sels minéraux et matière organique) de la feuille vers tous les organes de la plante.
• TUBERCULES : stockent des réserves nutritives de matière organique.
• RACINES : prélèvent l'eau et les sels minéraux.

Document 3 : influence de la surface des feuilles sur la masse moyenne des tubercules
Pour simuler l’action des doryphores sur les plants de pommes de terre, des élèves proposent des expériences pour tester l’hypothèse suivante : « plus la surface totale des feuilles est petite, plus la masse moyenne des tubercules est faible ».
[Tableau d'expériences A, B, C avec variations de % de feuilles, température, arrosage/lumière et durée]

Question 2 (12 points)
2a- Parmi les 3 expériences A, B ou C proposées dans le tableau, indiquer l’expérience qui permet de tester l’hypothèse : « plus la surface totale des feuilles est petite, plus la masse moyenne des tubercules est faible ». Expliquer votre choix.
2b- Chaque expérience a été réalisée avec des lots de 10 plants de pommes de terre. Expliquer l’intérêt d’avoir utilisé plusieurs plants.

Question 3 (9 points)
À l’aide des documents 1, 2 et 3, expliquer pourquoi la présence d’un grand nombre de doryphores sur les plants de pommes de terre cultivés modifie la masse moyenne des tubercules récoltés par des agriculteurs.

Le recyclage de l’eau dans l’ISS
À bord de l’ISS, un système récupère les eaux usées et les purifie. Une partie de l’eau purifiée est électrolysée : le passage d’un courant électrique dans l’eau aboutit à la formation de dihydrogène gazeux et de dioxygène gazeux. Le dioxygène est alors injecté dans la station pour en renouveler l’air.

Question 1 (2 points)
Citer deux avantages des matériaux innovants présentés (mousses Renewable Foam et Edible Foam).

Question 2 (6 points)
2a- Indiquer, en donnant un argument, si le dioxygène est un atome ou une molécule.
2b- L’équation de la réaction chimique qui modélise l’électrolyse de l’eau est $2H_{2}O\to 2H_2+O_2$. Choisir parmi les propositions ci-dessous celle qui est correcte. Justifier ce choix.
$P_1$ : 2 kg d’eau forment 2 kg de dihydrogène et 1 kg de dioxygène.
$P_2$ : 2 kg d’eau forment 0,22 kg de dihydrogène et 1,78 kg de dioxygène.
$P_3$ : 2 kg de dihydrogène et 1 kg de dioxygène forment 2 kg d’eau.

Les matériaux dans l’ISS
L’aluminium est utilisé pour sa masse volumique.
[Tableau de masses volumiques : Acier 7,9 g/mL, Aluminium 2,7 g/mL, Titane 4,5 g/mL]

Question 3 (9 points)
3a- Classer dans l’ordre les cinq étapes de la démarche expérimentale (A à E) pour vérifier la valeur de la masse volumique du cylindre d’aluminium.
3b- En utilisant les mesures de l’expérience ($m=40,5g$, $V_1=50mL$, $V_2=65mL$), vérifier que la masse volumique $\rho$ du cylindre est bien celle de l’aluminium. Détailler les calculs effectués.
3c- Expliquer le choix de l’aluminium pour la fabrication des parois des modules de l’ISS.

Question 4 (8 points)
L’ISS parcourt environ $42700\text{ km}$ pour effectuer le tour complet de la Terre à une vitesse dont la valeur est constante et égale à $28000\text{ km/h}$.
4a- Choisir deux adjectifs (Rectiligne, Circulaire, Accéléré, Uniforme, Ralenti) pour caractériser le mouvement de l’ISS. Justifier.
4b- Expliquer, grâce à un raisonnement et des calculs, la signification du titre du documentaire : « 16 levers de Soleil ».