211 02 TP 23 les besoins organisme
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TP n°23 : L'effort physique à l'échelle de l'organisme Comment l'organisme réagit-il à l'effort physique ? *Activité n°1 : Comprendre les modifications de l'activité cardiaque La fréquence cardiaque et le débit cardiaque d’un sujet sont enregistrés au repos et au cours d’un effort physique. Les résultats sont représentés sous forme d’un tableau ci-dessous. - A partir du tableau suivant, déterminer la relation mathématique qui existe entre ces trois paramètres. - Appliquer la relation mathématique pour déterminer le volume d'éjection systolique. - Mettre en relation les besoins du muscle avec l'augmentation du débit cardiaque. Dc Débit cardiaque (L*min-1) Fc Fréquence cardiaque (nombre de battements par minute) (min -1) A repos 4,2 80 Effort modéré 24,7 175 Effort intense 30 200 Ves (L) le volume d’éjection systolique c’est le volume de sang éjecté par le cœur à chaque battement. Tableau des paramètres de l'activité cardiaque d'un sujet au repos et en exercice. TP n°23 : L'effort physique à l'échelle de l'organi sme Comment l'organisme réagit-il à l'effort physique ? *Activité n°2 : Comprendre les modifications de l'activité respiratoire Nous proposons maintenant d’étudier les modifications de l’activité ventilatoire au cours d’un effort physique. Pour cela nous enregistrons le volume d’air expiré et inspiré par unité de temps d’un sujet au repos puis à l’exercice. Ces signaux sont transmis à l’ordinateur qui affiche l’enregistrement spirographique via Ex.A.O. Une inspiration suivie d’une expiration constitue un cycle ventilatoire. La fréquence ventilatoire (Fv) correspond au nombre de cycles ventilatoires par unité de temps (ici par minute) (en min -1) Le volume courant est le volume d’air échangé à chaque inspiration ou expiration (en L). Le débit ventilatoire est le volume d’air (inspiré ou expiré) échangé par les poumons par unité de temps (en L.min1 ). - Proposer un protocole d'expérimentation en rappelant les objectifs : - A l'aide de votre fiche Ex.A.O., réaliser l'expérience par binôme. - Pour aller sur le graphique d'enregistrement : - Ouvrir le logiciel Visuel Ophy sur le bureau ; Sélectionner « Ouvrir un thème » ; puis l'onglet « Lycée SVT » ; puis « Métabolisme humain » - Sélectionner « Consommation de dioxygène en fonction de l'effort (portable) » - Régler la sonde à 17h% si ce n'est pas déjà fait appeler l'enseignant - Sur le graphique : - Sélectionner « modifier » et paramétrer selon votre taille et poids. - Préparer votre sonde hygiénique. - Planifier votre exercice : première minute au repos, effort entre « début » et « fin » puis récupération. - Une fois que tout est préparé, appeler l'enseignant avant de commencer la manipulation. - Une fois les résultats obtenus, légender votre graphique. Imprimer vos résultats. - Déterminer le débit ventilatoire en fonction des fréquences ventilatoires (Fv) et le volume d'air échangé (V) selon la même relation mathématique que précédemment : Dv = Fv *V - Mettre en relation les besoins du muscle avec l'augmentation du débit cardiaque. - Mettre en relation l'augmentation du débit ventilatoire et du débit cardiaque. TP n°23 : L'effort physique à l'échelle de l'organisme Comment l'organisme réagit-il à l'effort physique ? *Activité n°2 : Comprendre les modifications de l'activité respiratoire OBSERVATION PROBLEME HYPOTHESE(S) PROTOCOLE CONSEQUENCES VERIFIABLES (Si... alors....) OBSERVATIONS DES RESULTATS (Description) INTERPRETATIONS CONCLUSION(S) (Notre hypothèse est confirmée ou infirmée) OBSERVATION On observe une consommation d'O2 à l'échelle cellulaire plus importante PROBLEME Comment l'organisme compense cette augmentation HYPOTHESE(S) PROTOCOLE CONSEQUENCES VERIFIABLES (Si... alors....) OBSERVATIONS DES RESULTATS (Description) INTERPRETATIONS CONCLUSION(S) (Notre hypothèse est confirmée ou infirmée) Doc d'appel : circulation artérielle reste constant malgré l'effort. Comment dès lors augmenter l'approvisionnement ? Le sang circule plus vite. Activité n °1 : Dc = Fc * VES VES = Dc/Fc Dc Débit cardiaque (L*min-1) Fc Fréquence cardiaque (nombre de battements par minute) (min -1) Ves (L) le volume d’éjection systolique c’est le volume de sang éjecté par le cœur à chaque battement. A repos 4,2 80 0,05 Effort modéré 24,7 175 0,14 Effort intense 30 200 0,15 Plus l'effort physique est important, plus la Fc et le VES augmentent. Cela permet d'augmenter le débit cardiaque. Lors d'un effort physique, le volume du sang artériel étant constant, c'est le débit qui est modifié : le sang circule plus vite pour apporter plus de nutriments et de dioxygène. Bilan : Lors d'un effort physique, les cellules musculaires augmentent leurs consommations en dioxygène. A l'échelle de l'organisme, cela se traduit par : - une augmentation de la fréquence cardiaque. - une augmentation de la fréquence respiratoire. - ces deux augmentations sont interdépendantes (liées) : le sang circule plus vite en même temps que la respiration est accélérée. L'augmentation de l'une n'aurait aucune conséquence physiologique si elle n'était accompagnée de celle de l'autre.
