Sujet ST2S — Terminale — Métropole — Bac 2018

La plongée en apnée en eau profonde est un sport qui doit être pratiqué avec précaution. Le but est de descendre le plus profondément possible avec interruption de la respiration. Certains apnéistes professionnels peuvent descendre à plus de 100 mètres de profondeur. Ils sont encadrés par une équipe médicale. Remarque : Les trois exercices du sujet sont indépendants. PHYSIQUE (7 points) Exercice 1 : étude d’une séance d’entraînement (7 points). Au cours d’une séance d’entraînement, un apnéiste professionnel effectue une descente à 110 mètres de profondeur. Lors de cette plongée, il est muni, entre autres, d’un cardiofréquencemètre permettant de mesurer sa fréquence cardiaque en battements par minute. Au début de la descente, la fréquence cardiaque commence par augmenter car le plongeur consomme une partie du dioxygène qu'il a stocké pour s'immerger. Elle chute ensuite très progressivement jusqu'à se stabiliser. A son retour, l’apnéiste se plaint de douleurs aux tympans. "Quelle peut être l’origine de cette douleur aux tympans ?" 18PY2SMLR1 2/9 Les graphiques des courbes a et b ci-dessous permettent de visualiser les variations de la fréquence cardiaque du plongeur et de la pression en fonction de la profondeur. Courbe a Fré quence cardiaque (en batt ements par minute) 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115 Profondeur (en m) Courbe b Pression (en MPa) 1MPa = 106 Pa 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115 Profondeur (en m) 18PY2SMLR1 3/9 1- Étude de la fréquence cardiaque du plongeur. La courbe a du document 1 représente la variation de la fréquence cardiaque de l’apnéiste en fonction de la profondeur au cours de la plongée. 1.1- A l’aide de cette courbe a, extraire la valeur de la fréquence cardiaque du plongeur en battements par minute lorsqu’il atteint la profondeur maximale de cent dix mètres. Dans ces conditions, chaque battement cardiaque envoie un volume égal à 7,010-2 L de sang dans l’aorte. 1.2- Calculer à cette profondeur le volume de sang circulant dans l’aorte chaque minute. Le débit volumique sanguin, D dans l’aorte, est égal à 4,710-5 m3·s-1. En régime permanent, le débit volumique s’exprime en fonction de la vitesse d’écoulement du sang v et