27 avril-Sciences et Techniques
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NOM Prénom EPREUVE DE SCIENCES ET TECHNIQUES Date de l’épreuve 27 avril 2013 Durée de l’épreuve 1h30 Candidats Concernés Epreuve commune aux candidats de Terminale S, STI2D, STL, STAV Nombre de questions du sujet 100 Nombre de réponses nécessaires pour obtenir la note maximale 60 Présentation de l’épreuve Cette épreuve comporte quatre parties indépendantes que vous pouvez traiter dans l’ordre de votre choix : Partie 1 : Physique : Question 1 à 30 Partie 2 : Chimie : question 31 à 50 Partie 3 : Biologie : question 51 à 70 Partie 4 : Mécanique Appliquée : question 71 à 100 Chaque candidat devra répondre correctement à 60 questions pour pouvoir obtenir la note maximale. Consignes à lire avant de répondre aux questions Renseignez vos données personnelles en haut à droite ce document. Vous devrez le restituer en fin d’épreuve. Renseignez vos données personnelles sur la grille réponse en respectant les instructions pour remplir la grille réponse. Avant de répondre, commencez par parcourir le sujet et identifier les questions auxquelles vous pourrez répondre. Il ne sera fourni aucun brouillon. Vous devrez utiliser les pages non imprimées de votre sujet (Verso de chaque page). N’attendez pas la dernière minute pour reporter les réponses aux questions sur votre grille réponse. Chaque question comporte plusieurs réponses possibles dont une seule est exacte. Page 1 Instructions importantes pour remplir la grille de réponse Les réponsess aux questions doivent être reportées sur la grille réponse ponse jointe. Cette grille est corrigée automatiquement. Afin que vos résultats puissent être pris en compte, nous vous demandons de respecter scrupuleusement les consignes suivantes : Utilisez un stylo bille ou une pointe de feutre de couleur noire ou bleue. bleue Ne pas raturer, gommer ni utiliser d’effaceur. Ne pas froisser ou plier la grille réponse. Identité du candidat : remplir selon le schéma ci-dessous. ci Attention, si votre numéro APB comporte moins de 6 chiffres,, vous devrez le renseigner comme suit : o o Numéro APB à 4 chiffres : inscrire 2 « zéros » puis votre numéro APB. Exemple N°APB 1234 -> inscrire 001234 Numéro APB à 5 chiffres : inscrire 1 « zéro » puis votre numéro APB. Exemple N°APB : 23456 -> inscrire 023456 Renseigner vos réponses : noircissez les cases selon les consignes ci-dessous dessous Pour modifier votre réponse, ne pas raturer, ni gommer, ni utiliser d’effaceur. d’effaceur Reportez vous à l’exemple ci-dessous dessous Réponse A Réponse D Annulation réponse B et choix réponse C Annulation des réponses, abstention Non réponse à la question, abstention Barème Vous devrez répondre à 60 questions pour prétendre à l’obtention de la note maximale. Si vous répondez à plus de 60 questions, seules les 60 premières seront prises en compte. Toute bonne réponse vaut +1 point (plus 1 point) Toute réponse inexacte vaut -1 point (moins 1 point) Toute non-réponse réponse vaut 0 point Page 2 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Partie 1 : Physique Question 1. On doit mesurer la surface d’une pièce rectangulaire dont la mesure de la longueur a donné L = 4,0 m et celle de la largeur d = 3,0 m. Comment écrira-t-on le résultat de cette surface ? a. S = 12 m2 b. S = 12,0 m2 c. S = 12,00 m2 d. S = 12,000 m2 Question 2. Parmi ces unités, laquelle peut servir à exprimer une force ? a. m.kg b. m.kg.s-1 c. m.kg.s-2 d. m.kg-1.s-1 Les questions 3 à 6 se réfèrent à l’énoncé ci-dessous On considère une voiture roulant sur une route droite à la vitesse de 36 km.h-1. Le conducteur, ayant vu un obstacle, doit freiner. Il freine de façon régulière de façon à avoir un mouvement uniformément retardé, jusqu’à son arrêt complet. Question 3. Sachant qu’il met 2 s pour s’arrêter totalement, quelle est la valeur de son accélération (en norme) au cours de ce mouvement ? a. 2 m.s-2 b. 5 m.s-2 c. 10 m.s-2 d. 18 m.s-2 Question 4. Comment est le vecteur vitesse de cette voiture (assimilée à un point matériel) au cours de ce mouvement ? a. constant en norme et en direction b. constant en norme et variant en direction c. constant en direction et variant en norme d. variant en norme et en direction Question 5. Quelle distance parcourt le véhicule durant cette phase de freinage ? a.5m b. 10 m c. 15 m d. 20 m Question 6. Au bout de combien de temps la vitesse du véhicule est elle égale à la moitié de sa valeur de départ (36 km.h-1) ? a. 0,5 s b. 0,67 s c. 1 s d. 1,33 s Question 7. Quand on écrit que la valeur d’une intensité est I = 2,3 A, que peut-on affirmer à propos de la valeur exacte de I ? a. I = 2,300 A b. I = 2,30 A c. 2,30 < I < 2,31 A d. 2,25 A < I < 2,35 A Page 3 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Question 8. La mesure de la fréquence d’un son donne f = (50 ± 1) Hz . Quelle est l’incertitude relative associée à ce résultat ? a. 1 % b. 2 % c. 5 % d. 10 % Les questions 9 à 13 se réfèrent à l’énoncé ci-dessous ci On considère une skieuse de masse m utilisant un remonte-pente pente selon un mouvement rectiligne. On a représenté les trois forces qui s’exercent sur elle : son poids, la réaction de la piste et l’action de la perche. L’échelle de représentation de ces forces est : 1 cm pour 150 N. La piste constitue un référentiel galiléen. Donnée : g = 10 m.s-2 Question 9. En observant le schéma, on peut dire du mouvement de cette skieuse qu’il est : a. rectiligne et uniforme b. rectiligne et uniformément accéléré c. rectiligne et uniformément retardé d. curviligne et accéléré Question 10. On peut dire de l’action de l’air sur la skieuse qu’elle est : a. b. c. d. constante proportionnelle à sa vitesse proportionnelle à son accélération négligée Question 11. La masse de la skieuse est de (environ) : a. 25 kg b. 45 kg c. 75 kg d. 95 kg Question 12. Le travail de l’action de la piste sur la skieuse, entre A et B vaut : a. 0 (travail nul) b. mghsin(α) c. - mghsin(α) d. R×AB Question 13. La variation d’énergie potentielle de la skieuse entre A et B vaut : a. ∆E p = − mghsin(α ) c. ∆E p = 0 b. ∆E p = + mghsin(α ) d. ∆E p = mgAB Page 4 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Les questions 14 à 19 se réfèrent à l’énoncé ci-dessous On veut porter 2,0 L d’eau (soit 2,0 kg), initialement à la température de 20°C, à 100 °C, en utilisant une plaque chauffante de puissance P = 1000 W. On considère que toute l’énergie fournie par la plaque est reçue par l’eau. On considérera que la capacité thermique massique de l’eau est de 4 kJ.kg-1.K-1. Question 14. La quantité d’énergie nécessaire à ce chauffage est de : a. 200 kJ b. 320 kJ c. 640 kJ d. 800 kJ c.21 min. d. 8000 s Question 15. La durée de ce chauffage sera de : a. 1000 s b.10 min. 40 s Question 16. Pour chauffer la même quantité d’eau en deux fois moins de temps, il faudrait : a.une plaque deux fois plus puissante b.une plaque deux fois moins puissante c.une plaque quatre fois plus puissante d.une plaque quatre fois moins puissante Question 17. Pour porter à la même température une quantité d’eau trois fois plus grande, il faudrait: a. trois fois plus de temps avec la même plaque b. trois fois plus de temps avec une plaque trois fois plus puissante c. trois fois moins de temps avec une plaque trois fois plus puissante d. trois fois moins de temps avec la même plaque Question 18. Si on remplaçait l’eau par la même quantité d’huile, initialement à la même température, dont la capacité thermique massique est de 1 KJ.K-1.kg-1, quel serait le changement ? a. On obtiendrait le même résultat dans le même temps. b. On obtiendrait le même résultat avec un temps quatre fois plus faible c. On obtiendrait le même résultat avec un temps quatre fois plus grand d. On obtiendrait le même résultat avec un temps deux fois plus faible Question 19. La plaque est assimilable, du point de vue électrique, à une résistance de valeur R, traversée par un courant I = 5 A. Que vaut R ? a. 200 Ω b. 100 Ω c. 50 Ω d. 40 Ω Page 5 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Question 20. On considère un pendule simple constitué d’un fil de longueur L, au bout duquel on fixe une masse m. L’extrémité supérieure du pendule restant fixe, la masse oscille dans un plan vertical, l’amplitude des oscillations restant faible. La période de ces oscillations est donnée par une des formules suivantes (g =9,8 m.s-2). Laquelle ? a. T = 2π L g b. T = 2π m g c. T = 2π g m d. T = 2π L m Question 21. Une voiture roule en ligne droite et la vitesse constante de 72 km.h-1. Combien de temps met cette voiture pour parcourir une distance de 100 m ? a. 0,2 s b. 3,6 s c. 5 s d. 7,2 s Question 22. Un appareil électrique a une puissance de 2 kW. Au bout de combien de temps cet appareil, branché, aura-t-il consommé une énergie de 600 kJ ? a. 1 min. b. 2 min. c. 3 min. d. 5 min. Les questions 23 à 30 se réfèrent à la notion ci-dessous L’effet Doppler fut prévu dés 1842 par Christian Doppler à partir de considérations purement théoriques sur les phénomènes ondulatoires. En 1845, le physicien néerlandais Ballot fit des expériences sur le son. Il fit monter des musiciens dans un train et constata que la fréquence du son perçu par un observateur sur un quai était différente lorsque le train approchait ou s’éloignait du quai. Question 23. En étudiant l’effet Doppler, on peut dire que plus la différence entre la fréquence émise par le musicien du train et celle reçue par l’observateur du quai est grande… a. …plus le train est proche du quai b. … plus le train est loin du quai c. … plus la vitesse du train par rapport au quai est faible d. plus la vitesse du train par rapport au quai est grande Question 24. Si le musicien du train émet un son de fréquence f = 400 Hz et que le train se dirige vers le quai à la vitesse de 36 m.s-1, quelle sera la fréquence du son perçu par l’observateur immobile sur le quai ? Donnée : vitesse du son pour cette question : c = 360 m.s-1. a. 360 Hz b. 400 Hz c. 440 Hz d. 480 Hz Question 25. On dit que l’air est un milieu dispersif pour le son. Qu’entraîne cette assertion ? a. la vitesse du son n’est pas la même pour les sons aigus et les sons graves b. la vitesse du son est la même pour les sons aigus et les sons graves c. la vitesse du son dépend de l’intensité du son d. la vitesse du son dépend de la température de l’air. Page 6 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Question 26. Laquelle de ces propositions confirme le caractère ondulatoire du son ? a. la vitesse du son est élevée b. certains sons ne sont pas audibles par l’oreille humaine c. le son transporte de l’énergie d. on peut observer le phénomène de diffraction avec un son Question 27. Les observations astronomiques montrent que la lumière que nous recevons des autres galaxies présente un décalage vers le rouge. En utilisant l’effet Doppler, que peut-on en déduire ? a. les autres galaxies sont plus chaudes que la notre b. les autres galaxies se rapprochent de la notre c. les autres galaxies s’éloignent de la notre d. les autres galaxies sont immobiles par rapport à la notre Question 28. Convertir : 30 nm = a. 3,0×10-4 mm b. 3,0×10-5 mm c. 3,0×10-6 mm d. 3,0×10-7 mm Question 29. Quelle est la période de révolution d’un satellite de masse m, tournant en orbite circulaire de rayon r autour d’un astre de masse M. On note G la constante de gravitation. a. T = 2π r3 G⋅ M b. T = 2π r3 G⋅m c. T = 2π Question 30. r G⋅m d. T = 2π r G⋅ M r Une particule de charge q se déplace dans une zone ou règne un champ électrique uniforme E . Cette particule se déplace entre deux point A et B entre lesquels existe une tension électrique UAB. Quel est le travail de la force électrique que subit cette particule, entre A et B ? a. - qUAB c. - qE b. + qUAB d. + qE Page 7 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Partie 2 : Chimie Les exercices ET les questions ci-dessous sont indépendants Données Elément M (g.mol-1) H 1 C 12 O 16 Cl 35,5 Exercice n°1 Pour les usages domestiques le propane CH3CH2CH3est commercialisé en bouteilles d'acier qui contiennent 35 kg de ce gaz. Question 31. Quel est le nombre de moles de propane contenues dans une telle bouteille ? a. 0,795 mole b. 1,54 mole c. 795 moles d. 1540 moles Question 32. La combustion d'une mole de propane nécessite du dioxygène. Le nombre de moles de O2 pour obtenir une équation-bilan équilibrée est de : a. 2,5 moles b. 4 moles c. 5 moles d. 7,5 moles Question 33. Quelle est la masse de dioxygène nécessaire à la combustion de la totalité du propane d'une bouteille ? a. 63,6 kg b. 101,76 kg c. 127,2 kg d. 190,8 kg Question 34. Sachant que dans l'air la proportion de dioxygène en masse est de 25 %, quelle est la masse d'air nécessaire à une telle combustion ? a. 15,9 kg b.31,8 kg c. 254,4kg d. 508,8 kg Exercice n°2 Soit une formule brute comportant uniquement des atomes de carbone, hydrogène et chlore. La densité de vapeur par rapport à l’air est de 3,1 et la formule liant la masse molaire d’un gaz à sa densité est : M = 29 d. Les % en masse des 3 éléments sont : - %C = 53,04 - % H = 7,73 - % Cl = 39,2 Question 35. La formule brute recherchée est : a. C4H7Cl b. C4H9Cl c. C5H7Cl d. C5H9Cl Page 8 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Question 36. Parmi les 4 noms proposés, déterminez la molécule qui ne correspond pas à notre formule brute : a. 4-chlorobut-1-ène b. 1-chlorocyclobutane c. 1-chlorocyclopentane d. 2-chlorobut-2-ène Question 37. Choisissez la molécule susceptible de subir une réaction de polymérisation en présence d’un catalyseur : a. 4-chlorobut-1-ène b. 1-chlorocyclobutane c. 1-chlorocyclopentane d. 1-chloro-2-méthylcyclobutane Exercice n°3 La juvabione est un dérivé des terpènes qui a été isolé à partir de différentes plantes. Elle présente un effet hormonal sur le développement et la reproduction des insectes. On vous en présente cidessous la formule topologique. O O O Question 38. Quelle est la formule brute de la juvabione ? a. C12H24O3 b. C13H24O3 c. C14H26O3 d. C16H26O3 c. 242 g.mol-1 d. 266 g.mol-1 Question 39. Quelle est la masse molaire de la juvabione ? a. 216 g.mol-1 b. 228 g.mol-1 Question 40. La juvabione possède combien de carbones asymétriques ? a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 Question 41. Quel nombre de stéréoisomères optiques peuvent être dessinés dans l’espace pour la juvabione ? a. 2 b. 4 c. 6 d. 8 Page 9 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Exercice n°4 Le schéma de la pile Leclanché est donné sur la figure 1. L’électrolyte est une solution saturée en chlorure d’ammonium (NH4+(aq).Cl-(aq)). Les deux couples mis en jeu sont les couples Zn2+(aq)/Zn(s) et MnO2(s)/MnOOH(s) Question 42. Quelle électrode jour le rôle d’anode ? a. L’acier en contact avec le carbone b. Le godet en zinc c. Le carbone graphite d. L’acier en contact avec la lame de zinc Question 43. Quelle électrode joue le rôle de cathode ? a. L’acier en contact avec le carbone b. Le godet en zinc c. Le carbone graphite d. L’acier en contact avec la lame de zinc Question 44. Quelle est la réaction globale de fonctionnement de la pile ? a. 2 MnO2 + Zn2+ = 2 MnO2H + Zn + 2 H+ b. 2 MnO2 + Zn + 2 H+ = 2 MnO2H + Zn2+ c. 2 MnO2H + Zn2+ = 2 MnO2 + Zn + 2 H+ d. 2 MnO2H + Zn + 2 H+ = 2 MnO2 + Zn2+ Exercice n°5 Soit la réaction : A + B → C. On mesure la vitesse de formation initiale de C, soit vo, pour différentes valeurs des concentrations initiales [A]o et [B]o. Nous voulons alors déterminer la cinétique de la réaction : vo = k [A]oα [B]oβ k est la constante de vitesse et α et β sont appelés les ordres partiels. On réalise pour cela 3 expériences dont les résultats sont notés dans le tableau qui suit : n° expérience [A]o (mol.L-1) [B]o (mol.L-1) vo (mol.L-1.min-1) 1 0,1 0,1 2,0 x 10-3 2 0,2 0,2 8,0 x 10-3 3 0,1 0,2 8,0 x 10-3 Question 45. La valeur de l’ordre partiel α vaut : a. -1 b. 0 c. 1 d. 2 c. 1 d. 2 Question 46. La valeur de l’ordre partiel β vaut : a. -1 b. 0 Page 10 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Question 47. La valeur de la constante de vitesse k vaut : a. 2,0 x 10-3L.mol-1.min-1 b.8,0 x 10-3L.mol-1.min-1 c. 0,1 L.mol-1.min-1 d. 0,2 L.mol-1.min-1 Exercice n°6 L’isobutanoate de méthyle Apeut peut êtresynthétisé par une réaction d’estérification entre l’acide isobutanoïqueB et le méthanolC,, dont les formules sont indiquées ci-dessous ci : OH O CH3OH O O A B C Question 48. L’autre nom officiel, selon l’IUPAC, de la molécule A est : a. 2-méthyl éthanoate de méthyle b. 2-méthyl acétate de méthyle c. tertiopropanoate de méthyle d. 2-méthyl méthyl propanoate de méthyle Question 49. La réaction d’estérification montre un rendement de : a. 50% b. 60% c. 67% d. 100% L’analyse RMN 1H de l’un des composés de la réaction montre le spectre ci-dessous. ci dessous. La valeur auau dessus des pics est obtenue grâce aux courbes d’intégration. Question 50. A quelle molécule lécule correspond ce spectre ? a. A b. B c. C d. A ou B Page 11 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Partie 3 : Biologie Exercice 1 La syphilis est une maladie sexuellement transmissible due à une bactérie pathogène, le tréponème pâle. Un test immunologique fondé sur la recherche d’anticorps permet de détecter si un individu a été en contact avec la souche infectieuse. Question 51. Quelle affirmation est vraie ? a. b. c. d. Les anticorps, leurs parties variables définissent deux sites identiques de fixation de l’antigène Les anticorps sont constitués de deux chaînes cha polypeptidiques Les anticorps sont obligatoirement circulants Les anticorps sont constitués d’une chaîne lourde et d’une chaîne légère Question 52. Quelle affirmation est vraie ? a. b. c. d. Les anticorps présents dans le sérum de l’individu 2 sont fabriqués par les lymphocytes T Les anticorps présents dans le sérum de l’individu 2 sont fabriqués par les plasmocytes Les anticorps présents dans le sérum de l’individu 2 s’appellent aussi interleukines Les anticorps présents dans le sérum de l’individu 2 ont une durée de vie très courte c Question 53. Quelle affirmation est vraie ? L’expérience montre que : a. b. c. d. le sérum de l’individu 1 contient des anticorps anti syphilis il y a formation de complexes immuns avec le sérum de l’individu 2 l’individu 1 est séropositif pour le tréponème pâle l’individu du 1 a déjà été en contact avec le tréponème pâle Page 12 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Exercice 2 La poliomyélite est causée par le poliovirus qui provoque l’inflammation et la destruction des neurones des racines ventrales au niveau de la moelle épinière : Question 54. Parmi les propositions suivantes concernant la structure de la moelle épinière, quelle est la seule affirmation qui soit vraie? a. b. c. d. La substance grise est en périphérie La substance blanche est centrale Le corps cellulaire du neurone afférent est situé dans les ganglions des racines dorsales Le corps cellulaire du neurone efférent est situé dans les ganglions des racines dorsales Question 55. Parmi les structures cellulaires suivantes, quelle(s) est (sont) celle(s) qui n’est (ne sont) pas impliquée(s) dans le réflexe : a. Les fibres nerveuses efférentes. b. Les récepteurs sensoriels. c. La moelle épinière. d. La voie motrice volontaire, la voie pyramidale. Question 56. Quelle est la conséquence de la poliomyélite au niveau des réflexes : a. La moelle épinière ne peut pas intégrer les messages envoyés par les fibres nerveuses sensitives. b. Les fibres sensitives sont lésées et ne peuvent pas acheminer l’information vers le centre nerveux. c. Les muscles ne peuvent pas se contracter sous l’effet d’une stimulation sensitive. d. Les fibres motrices ne peuvent pas acheminer les messages vers les organes effecteurs. Exercice 3 Vous trouverez ci-contre le caryotype d’un gamète humain représenté de façon schématique. Question 57. En vous appuyant sur vos connaissances et sur l’analyse de ce schéma, vous pouvez affirmer qu’il s’agit effectivement d’une cellule germinale (gamète) car : a. Chaque chromosome est formé de 2 chromatides b. Chaque chromosome est formé d’une seule chromatide c. Seules ces cellules possèdent 24 chromosomes formés d’une seule chromatide d. Ce sont les seules cellules de l’organisme qui possèdent des chromosomes sexuels Page 13 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Question 58. La présence des chromosomes X et Y indique qu’il s’agit probablement du caryotype : a. D’un ovule b. D’un ovaire c. D’un spermatozoïde d. D’un neurone Question 59. Comment qualifieriez-vous ce gamète au regard de son caryotype ? a. Il s’agit d’un gamète normal. La disjonction des chromosomes s’est réalisée conformément au processus habituel de la méiose. b. Il s’agit d’un gamète anormal. L’absence de disjonction des chromosomes sexuels au moment de l'interphase 1 de la méiose est à l’origine de cette anomalie. c. Il s’agit d’un gamète anormal. L’absence de disjonction des chromosomes sexuels au moment de l'anaphase 1 de la méiose est à l’origine de cette anomalie. d. Il s’agit d’un gamète anormal. L’absence de disjonction du chromosome 21 au moment de l'interphase 1 de la méiose est à l’origine de cette anomalie. Question 60. Quel serait le caryotype d’un œuf résultant de la fécondation de ce gamète avec son pendant de l’autre sexe ? a. b. c. d. Page 14 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Exercice 4 On recense environ 400 anomalies génétiques chez l'espèce bovine. Certaines races bovines ont été sélectionnées pour une anomalie génétique recherchée, telles les races bovines sans cornes, comme l'Angus par exemple, ou celles avec un important développement musculaire, telle que la race Blanc Bleu Belges. Cependant, la plupart des anomalies portent préjudice au nouveau-né. L'utilisation excessive de certains reproducteurs dans les élevages, permise notamment par l'utilisation de l'insémination artificielle, est responsable d'une augmentation croissante de la consanguinité dans certaines races et est un facteur de risque pour l'apparition de maladies génétiques. Les nombreuses anomalies concernant la race Prim’Holstein peuvent en témoigner. Parmi les anomalies létales chez cette race, citons le B.L.A.D. (Bovine LeukocyteAdhesionDeficiency), qui se caractérise par un système immunitaire non fonctionnel. Le taureau Prim’Holstein « OsborndaleIvanhoe » est né aux USA en 1952. Ses aptitudes laitières exceptionnelles ont conduit à une utilisation massive de sa semence et celles de ces descendances en insémination artificielle. Or il s’est avéré que celui-ci était porteur de l’anomalie génétique responsable du BLAD. Tableau 1. Nombre et fréquence des animaux Holstein porteurs du gène BLAD dans différents pays Figure 1. Fréquence d’apparition du gène BLAD entre 1984 et 1996 Question 61. Selon votre sens critique et de déduction du tableau 1 et figure 1, pouvez-vous confirmez que : a. Les fréquences d’apparitions de l’anomalie BLAD dans les pays cités sont liées à une utilisation massive uniquement de la semence du taureau « OsborndaleIvanhoe » b. Les fréquences d’apparitions de l’anomalie BLAD dans les pays cités sont liées à une utilisation massive uniquement de la semence des descendants du taureau « OsborndaleIvanhoe » c. Les fréquences d’apparitions de l’anomalie BLAD dans les pays cités sont liées à une diffusion élargie dans le temps et dans l’espace de la semence du taureau « OsborndaleIvanhoe » et de sa descendance d. La baisse de la fréquence du gène BLAD après 1992 est due à l’épuisement des stocks de semence du taureau « OsborndaleIvanhoe » et de sa descendance Le gène BLAD présente deux allèles notés « TL » pour la forme normale et « BL » pour la forme mutée. Cette anomalie est transmise par un gène récessif monofactoriel à pénétrance complète : la cause est une mutation du gène CD 18 (chromosome 1) codant pour la glycoprotéine de membrane Mac-1 qui est une intégrine de surface des leucocytes permettant leur adhésion à la surface de l’endothélium vasculaire en cas d’inflammation des tissus infectés. Cette mutation provoque des perturbations au niveau du transfert des cellules immunitaires vers les tissus infectés. Les fréquences observées des trois génotypes sont présents au tableau 2. Page 15 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Tableau 2. Fréquence des différents génotypes Question 62. Selon votre sens critique et de déduction du tableau 2, pouvez-vous confirmez que : a. En supposant que la grand-mère maternelle est de génotype TL TL, la probabilité de chacun des génotypes BL BL, TL TLet BL TL est respectivement de 2/8, 3/8 et 1/2, si les hypothèses de transmission mendélienne sont respectées b. En supposant que la grand-mère maternelle est de génotype TL TL, la probabilité de chacun des génotypes BL BL, TL TLet BL TL est respectivement de 1/8, 3/8 et 1/2, si les hypothèses de transmission mendélienne sont respectées c. Les proportions observées sont différentes des proportions mendéliennes attendues d. Une sélection différentielle est constatée selon le génotype et s’applique avant la naissance. Les animaux exprimant cette anomalie sont immunodéprimés et montrent des infections récurrentes multiples pulmonaires ou gastro-intestinales, dont des lésions buccales ulcératives, une périodontite évoluant vers une alvéolite, une décoloration des dents avec ou sans perte de dents, une gingivite et glossite ulcérative. Au niveau sanguin, une neutrophilie persistante est très importante (Figure 2). Figure 2. Nombre de leucocytes et neutrophiles par µL de sang du veau Question 63. A partir des informations fournies à partir de la figure 2, pouvez-vous affirmer que l’augmentation des leucocytes dans le sang : a. est un indicateur des bovins porteurs du gène BLAD b. est la conséquence de la perte du pouvoir qu’ont les neutrophiles et monocytes à traverser la paroi des vaisseaux c. n’a aucun lien avec les bovins BL BL d. est constatée également chez le taureau reproducteur Page 16 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Question 64. A partir des informations fournies tout au long de ce document, identifiez chaque courbe de la figure 3 : a. La courbe 1 (petit pointillé) correspond au génotype homozygote récessif b. La courbe 2 (grand pointillé) correspond au génotype TL TL c. La courbe 3 (trait plein) correspond au génotype hétérozygote d. La courbe 1 (petit pointillé) correspond au génotype TL TL Figure 3. Taux de survie des veaux selon le génotype BLAD Exercice 5 Biologie Végétale - Les es gènes homéotiques chez les végétaux L’arabette des dames, Arabidopsisthaliana, Arabidopsisthaliana, est une plante annuelle de la famille des brassicacées largement répandue dans le continent eurasien et le nord de l’Afrique (figure 1). Figure 1.Arabidopsisthaliana dopsisthaliana Figure 2. Répartition géographique d’Arabidopsisthaliana(source Madeleine Price Ball). A. thaliana dispose de nombreux atouts pour les chercheurs (petite taille, cycle de vie de 6 semaines, rusticité, premier génome de de plante entièrement séquencé,…) et est considérée comme LA plante modèle, notamment dans les domaines de la biologie et de la physiologie végétale, de la génétique et des interactions entre ces trois spécialités. L’organisation de la fleur d’A. A. thalianaest thaliana la suivante : Page 17 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Figure 3. Schéma de la fleur d’A. A. thaliana Figure 4.Diagramme Diagramme floral d’A. d’ thaliana Question 65. Nommez les pièces florales d’A. A. thaliana a. A = pétales ; B = sépales ; C = étamine ; D = pistil b. A = sépales ; B = pétales ; C = étamine ; D = pistil c. A = sépales ; B = pétales ; C = pistil ; D = étamine d. A = pétales ; B = sépales ; C = pistil ; D = étamine L’organisation et le type de pièces florales sont gouvernés par l’expression de 3 gènes homéotiques, nommées Ho1, Ho2 et Ho3.. Les trois gènes Ho1, Ho2 et Ho3 sont exprimés de façon différente dans les pièces florales d’A. thaliana (tableau 1) et sont déterminants dans la constitution des différentes parties de la fleur. Tableau 1. Expression des gènes homéotiques homéotiques dans les pièces florales (A, B, C, D - Cf. figures 3&4) d’Arabidopsisthaliana. L’absence d’indication signifie que le gène n’est pas exprimé dans les tissus considérés. Gène Ho1 Ho2 Ho3 pièce florale A exprimé B exprimé exprimé C D exprimé exprimé exprimé Un mutant d’A. thaliana,, nommé "agamous", est caractérisé par une modification de l’expression des gènes Homéotiques Ho1 et Ho3,, comme l’indique le tableau 2. Tableau 2. Expression des gènes homéotiques dans les pièces florales (A’, B’, C’, D’) du mutant "agamous" d’Arabidopsisthaliana Arabidopsisthaliana. A’,B’,C’ et D’ correspondent aux structures observées en figure 2 d’un point de vue organisationnel.L’absence d’indication signifie que le le gène n’est pas exprimé dans les tissus considérés. Gène Ho1 Ho2 Ho3 pièce florale A’ exprimé B’ exprimé exprimé C’ exprimé exprimé D’ exprimé Page 18 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Question 66. En fonction des données du tableau 2,, déduisez le diagramme floral du mutant "agamous" d’Arabidopsisthaliana parmi les 4 schémas suivants : a. b. c. d. Question 67. Inversement, parmi les 4 tableaux suivants, lequel pourrait permettre d’expliquer l’organisation de la fleur de cet autre mutant d’A. d’ thaliana ? : a . Gène Ho1 Ho2 Ho3 c Gène Ho1 Ho2 Ho3 pièce florale A’’ B’’ exprimé exprimé exprimé C’’ D’’ exprimé exprimé exprimé b . Gène Ho1 Ho2 Ho3 d pièce florale A’’ B’’ exprimé exprimé C’’ exprimé exprimé exprimé D’’ exprimé exprimé Gène Ho1 Ho2 Ho3 pièce florale A’’ B’’ exprimé exprimé exprimé exprimé C’’ D’’ exprimé exprimé exprimé exprimé pièce florale A’’ B’’ exprimé exprimé C’’ exprimé D’’ exprimé exprimé exprimé exprimé exprimé Page 19 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Exercice 6 - Géologie L'intérieur de la Terre est constitué d'une succession de couches de propriétés physiques différentes: au centre, le noyau, qui forme 17% du volume terrestre et qui se divise en noyau interne solide et noyau externe liquide; puis, le manteau, qui constitue le gros du volume terrestre, 81%, et qui se divise en manteau inférieur solide et manteau supérieur principalement plastique, mais dont la partie tout à fait supérieure est solide; finalement, la croûte (ou écorce), écorce), qui compte pour moins de 2% en volume et qui est solide. Des discontinuités importantes séparent croûte, manteau et noyau interne et externe. Question 68. Le globe terrestre a. est entièrement solide, et présente une densité croissante de la croûte vers le noyau b. est homogène même si des variations de densité peuvent exister au sein d’une même couche c. est liquide en son centre d. n’est pas homogène car il existe des variations de composition chimique entre les couches Question 69. Les achondrites métalliques sont des météorites ayant la composition a. de la croute b. du manteau c. du noyau d. de la lithosphère Question 70. Le MOHO est une discontinuité qui sépare a. Le noyau interne du noyau externe b. le manteau inférieur du manteau supérieur c. le manteau supérieur rieur asthénosphérique du manteau lithosphérique d. le manteau supérieur lithosphérique de la croûte Page 20 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Partie 4 : Mécanique appliquée Les exercices ci-dessous dessous sont indépendants Exercice 1: On compare les pressions exercées par la patte d’un éléphant et les talons aiguilles d’une femme. On note : Pe : la pression de la patte d’un éléphant d’Afrique de 5 tonnes si l’on admet qu’il est immobile et que la surface de contact de chacune de ses pattes avec le sol est un disque d’un diamètre de 30 cm. Pf : les talons aiguilles d’une femme de 60 kg en admettant que leur surface vaut 1 cm2 et qu’ils supportent chacun le quart du poids de la femme. Question 71. Le rapport est : a. Compris entre 1 et 100 b. supérieur à 100 c. inférieur à 1 Exercice 2 : Un cube en acier de coté a = 50 cm flotte sur du mercure (figure 1) On donne les masses volumiques suivantes : -de l’acier ρ1 = 7800 kg/ m3 -du mercure ρ2 = 13600 kg/ m3 Figure 1 : cube en acier Question 72. Le volume de liquide déplacé est : a. a3 b. a2 h c. h3 d. h2 a Question 73. Le poids du volume déplacé est égal : a. b. c. d. à la poussée d’Archimède au poids du cube en acier à la différence entre la poussée d’Archimède et au poids du cube en acier ni au poids du cube en acier, ni à la poussée d’Archimède. Page 21 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Question 74. On pose m1 et m2 respectivement la masse du cube et la masse du volume de mercure déplacé. La hauteur h immergée du cube en acier est égale à: a. (m1/ m2). b. (ρ1/ ρ2). A c. (ρ1/ ρ2) d. (m1/ m2). a Exercice 3 : Soit un mur en briques posé sur un sol en béton (voir figure 2). Ce mur n’est appuyé que dans le sens vertical descendant (aucun appui contre la translation horizontale, la translation ascendante ou la rotation n’est prévu), le poids propre du mur devrait garantir que les déplacements rigides ne se produiront pas. Il est donc essentiel de vérifier l’équilibre limite pour s’assurer qu’il en est bien ainsi. Si l’équilibre limite est garanti, on dit, en termes d’ingénieur, que l’équilibre statique global est assuré. Figure 2 : Mur en briques Le mur peut glisser horizontalement, les seules forces qui interviennent sont les forces déséquilibrantes horizontales et les forces stabilisantes horizontales. horizontales. On notera µ le coefficient de frottement sol-béton Question 75. Les forces déséquilibrantes horizontales dans ce système sont : a. H b. µ G c. H et µ G d. G Question 76. Les forces stabilisantes horizontales dans ce système sont : a. H b. µ G c. H et µ G d. G Question 77. Le glissement horizontal se produirait : a. de A vers B b. de B vers A Question 78. Pour vérifier le renversement du mur, les moments déséquilibrants et stabilisants sont calculés en (voir figure) : a. B b. A c. A et B d. ni A, ni B Page 22 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Exercice 4: Mesurons le poids P d’un corps à l’aide d’un dynamomètre, puis plongeons le corps dans l’eau (Figure 3). Figure 3 : Dynamomètre Question 79. Le poids du corps plongé dans le liquide : a. devient plus petit b. ne change pas c. devient plus grand Question 80. La force mesurée par le dynamomètre lorsque le corps plonge dans le liquide est b. égale à P a. Inférieure à P c. supérieure à P Exercice 5 : La figure 4 montre un mur plan en béton armé. Le poids volumique du béton armé est de 25 KN/m3. Figure 4 : Mur en Béton armé Question 81. Le poids du mur central est égal à : a. 6 x 3x 0.50 x25 b. 6x3x25 c. 6x0.5x25 d. 25 Question 82. On considère les poids respectifs des 3 murs P1, P2 et P3 de la gauche vers la droite. Le poids du mur 1 (P1) doit être représentée à : a. 4 m du point A b. 8.5 m du point A c. 8 m du point A d. 0 du point A Question 83. La résultante des poids des 3 murs est égale à : a. P1 + P2 +P3 b. P1-(P2+P3) P1 c. P3-(P1+P2) d. P1-P2+P3 Page 23 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Question 84. La résultante des poids des 3 murs est: a. Verticale dirigée vers le haut b. Verticale dirigée vers le bas c. Horizontale d. Nulle Exercice 6 : Une poutre en béton armé, de 8,6 m de longueur et 0.20 x0.60 m de section, est soulevée par une grue au moyen de l’élingue ABC (figure5). Le poids volumique du béton armé est de 25 KN/m3 On notera FBA et FBC les deux forces dans les élingues AB et BC. Figure 5 : Elingue Question 85. En comparant les intensités des forces FAB et FAC on remarque que a. FBA = FBC b. FBA< FBC c. FBA> FBC Question 86. Le poids propre de la poutre P est égale à : a. 25x8.6 x0.60 x0.2 = 25,8 b. 25 x (8.6-2x1.70)x 0.60 x0.2 = 15.6 c. 25 x (2x1.70) x 0.60 x0.2 = 10.2 d. 25 Question 87. Au point B, la force est égale à : a. FBA +FBC b. FBA +FBC +P c. P d. P- (FBA +FBC) Exercice 7 Les poissons peuvent descendre ou monter dans l’eau grâce à leur vessie natatoire. Ce sac est rempli de dioxygène (O2), de dioxyde de carbone (CO2) et de diazote (N2).Certains poissons absorbent de l’air pour contrôler le volume de gaz qu’ils ont dans leur vessie natatoire. Question 88. Si le volume d’air augmente, la masse volumique moyenne du poisson a. diminue b. reste constante c. augmente Question 89. Lorsque la masse volumique moyenne du poisson diminue : a. le poisson monte vers la surface b. le poisson descend c. ne change pas de position Page 24 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Exercice 8: Soit le mur de soutènement en béton non armé (Poids volumique est de 20 KN/m3) ci-contre. Question 90. La tangente de l’angle d’inclinaison d’inclinaiso en haut du mur est de : a. 4/9 b. 3/11 c. 5/9 d. 3/9 Question 91. Pour une tranche de mur de 1 m de profondeur, le poids du mur est égal à : a. 65000 b. 650 c. 11000 d. 1100 Question 92. La position de la résultante du poids du mur dépend de : a. La forme géométrique du mur b. Des dimensions du mur c. Du poids volumique du matériau utilisé (béton) Exercice 9 : La poutre uniforme AB de 4 m de long (figure 5) pèse 1000 N . Elle peut pivoter autour d’un point fixe C. La poutre s’appuie sur le point A. Un homme pesant 750 N marche le long de la poutre en partant de A. On note x sa position par rapport au point A. Après calcul on trouve la position limite d’équilibre à x = 3 m. Figure 5 : Poutre en béton armé Question 93. Changeons de poutre (poids propre de 500 N au lieu de 1000 N). On suppose que le même homme marche sur la nouvelle poutre. Par rapport au résultat donné, la nouvelle distance x est e : a. Plus grande b. Plus faible c. Identique Page 25 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Question 94. Supposons qu’à la place de l’homme c’est une femme de 500 N qui marche sur la poutre de poids propre de 1000 N. Par rapport au résultat donné (x=3m), la nouvelle distance distance est a. Plus grande b. Plus faible c. Identique Exercice 10 Emma essaie d’ouvrir la porte de la chambre d’Inès en poussant sur la poignée avec une force horizontale FB = 30 N faisant un angle de 60°avec le plan de la porte. De l’autre côté de la porte, Inès empêche la porte de bouger en poussant horizontalement en plein centre de la porte avec une force FAperpendiculaire au plan de la porte. La porte mesure 90 cm de largeur et la poignée est à 75 cm des charnières. Identifions nos forces et l’endroit où ces forces sont appliquées : FA : la force d’ Inès àrA = 0,45 m de la charnière. FB : la force d’ Emma à rB = 0,75 m de la charnière. FC : la force de la charnière à rC = 0 m de la charnière. Question 95. La 2ème loi de Newton permet d’écrire l’équation suivante : a. FA - FB - FC = 0 c. - FA + FB + FC = 0 b. FA + FB + FC = 0 d. FA - FB + FC = 0 Question 96. Notons Fcx et Fcy les projections sur respectivement l’axe horizontal positif x et l’axe vertical positif : La projection des forces suivant l’axe horizontal x permet d’écrire l’équation suivante : a. FCx +FB cos (60) =0 b. FCx -FB cos (60) =0 c. FCx -FB sin (60) =0 d. FCx +FB sin (60) =0 Question 97. Après calcul, nous obtenons l’intensité de la force FA égale à: a. 43 KN b. 43 N c. 4.3 N d. 0.43 N Page 26 Concours Alpha : Epreuve de Sciences et Techniques du 27 avril 2013 Question 98. Le moment de la force Fc appliquée sur la charnière selon l’axe z (positif dans le sens anti-horaire) anti est : a. Positif b. Négatif c. Nul Exercice 11 : Soit un lampadaire d’éclairage public (figure cicontre). Le modèle retenu est une poutre de longueur L encastrée en A et libre en B. La section est considérée constante, circulaire creuse sur toute la hauteur L. Le mat est en aluminium. Question 99. Le chargement 1 prend en compte l’effet du vent sur le luminaire uniquement, par une force ponctuelle équivalente à F en B.. Quatre configurations de déformée sont proposées. Laquelle est correcte : Question 100. Le chargement 2 prend en compte l’effet du vent sur sur le mat uniquement, par une force répartie q constante sur toute la hauteur L.. La rotation à la base du mât est : a. La même pour les deux chargements b. Plus grande pour le chargement 1 c. Plus grande pour le chargement 2 FIN DE L’EPREUVE Page 27
