Technologie, SVT, brevet 09 /2017


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L’accès à l’eau en Afrique occidentale est difficile car elle est en sous-sol et l’énergie pour la puiser est peu disponible. L’étude porte sur les solutions techniques qui permettent d’optimiser un système de captage d’eau et sa distribution. L’eau est acheminée du puits à la surface par l’intermédiaire d’une pompe immergée. Cette dernière est alimentée en électricité par un panneau photovoltaïque. Celui-ci est fixé au sol dans une zone bien exposée au soleil.
La quantité d’énergie électrique produite par un panneau photovoltaïque varie essentiellement en fonction de deux paramètres :
- la luminosité ambiante au cours de la journée ;
- l’orientation du panneau par rapport au sol, qui se traduit par l’angle d’inclinaison .
Des relevés de production électrique d’une installation de panneaux photovoltaïques située à Abidjan en Côte d’Ivoire montrent l’influence de ces deux paramètres . Cette installation a une surface de panneaux de 15 m² orientés plein sud.

Question 1.
Afin d’optimiser la production d’énergie électrique du panneau photovoltaïque, déterminer graphiquement l’angle d’inclinaison du panneau photovoltaïque permettant de produire une énergie électrique maximale.
La courbe présente un maximum pour une inclinaison de 10°.
Question 2.
Les ingénieurs agronomes recommandent d’irriguer les cultures lorsque le soleil est couché afin d’éviter une évaporation trop importante de l’eau. Proposer une solution technique à ajouter au système qui permet de stocker l’énergie électrique produite pendant la journée afin de faire fonctionner la pompe pendant la nuit.
Socker l'énergie électrique produite le jour dans des batteries.

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Plusieurs solutions techniques permettent de garantir une meilleure disponibilité de l’eau, de jour comme de nuit. L’une d’elles consiste à ajouter un réservoir accompagné d’un système de régulation automatisé. Ce dernier évite que le réservoir soit vide ou déborde lors du remplissage à l’aide de deux capteurs (niveau haut et niveau bas) installés sur le réservoir.
Lorsque le niveau de l’eau dans le réservoir atteint le capteur haut, l’ordre est donné d’arrêter la pompe. Lorsque le niveau de l’eau atteint le capteur bas, l’ordre est donné de démarrer la pompe pour remplir le réservoir.
Question 3.
Compléter l’algorithme de régulation du niveau du réservoir  avec les indications suivantes : capteur haut atteint ; capteur bas atteint ; désactiver la pompe.

Question 4.
Pour optimiser la gestion de l’eau d’irrigation, les ingénieurs agronomes préconisent également d’irriguer au plus près des racines des plantes. Une irrigation de nuit en goutte à goutte, fractionnée en petites périodes de temps d’arrosage permet d’économiser l’eau.
Un système d’irrigation goutte à goutte est constitué de tuyaux micro-percés disposés au pied des plantes.
L’eau est distribuée par gouttelettes pendant des périodes courtes et répétitives afin de permettre sa meilleure infiltration dans le sol.
Un programme horaire d’irrigation peut être décrit selon le principe suivant :
- le cycle démarre à 21 heures et s’arrête à 23 heures ;
- irrigation des plantes pendant 10 minutes ;
- puis interruption durant 15 minutes.




Compléter la modélisation du pilotage de cette installation.
 










SVT.
Suite à l’ingestion d’eau provenant d’un puits, des habitants ont été infectés par une bactérie (Salmonella typhi) qui est responsable de la fièvre typhoïde. Les symptômes comprennent une fièvre aiguë (39°C - 40°C) et prolongée, des malaises, des maux de tête, une constipation ou une diarrhée suivant les cas.
On s’intéresse aux moyens médicaux afin de soigner ces individus et de prévenir une nouvelle contamination des habitants.
Comptage des cellules sanguines chez un habitant malade et chez une personne non atteinte de typhoïde
Cellules sanguines
Nombre de cellules par mm3 de sang
Individu sain
Individu présentant une infection bactérienne
Hématies ( globules rouges)
4 à 5,7 millions
4,9 millions
Leucocytes ( globules blancs)
4000 à 10 000
13600
Plaquettes
150 000 à 400 000
310 000
Question 1.
Identifier, en comparant les données, les cellules sanguines susceptibles d’être impliquées dans la défense de l’organisme lors d’une infection par les bactéries Salmonella typhi.
Les leucocytes sont impliqués dans la défense de l'organisme.
On met en culture des bactéries en présence de deux antibiotiques afin de rechercher lequel est le plus approprié pour soigner les individus malades.
Evolution du nombre de bactéries en fonction du temps en présence ou non d’un antibiotique A ou B.

Question 2.
Proposer, en justifiant à l’aide du document  l’antibiotique le plus approprié dans le cas d’une infection par cette bactérie Salmonella typhi.
En présence de l'antibiotique B, le nombre de bactéries restant par mL, au bout de 10 h, est de quelques centaines, alors qu'il est de quelques milliers pour l'antibiotique A.
B est plus efficace que A..

Les bactéries Salmonella typhi portent des antigènes qui induisent la production d’anticorps lors de l’infection. Afin de protéger les habitants utilisant l'eau du puits, les médecins décident d'organiser une campagne de vaccination* contre la typhoïde.
*vaccination : procédé consistant à introduire un agent extérieur dans un organisme vivant afin de créer une réaction immunitaire (sans induire la maladie).
Variation du taux d’anticorps en fonction du temps après contact avec un antigène.

Question 3.
Argumenter l’intérêt de vacciner contre la typhoïde la population utilisant l'eau du puits.
Chez un individu vacciné contre un antigène, le nombre d'anticorps  contre ce même antigène, est très élevé, contrairement à un individu non vacciné.
La vaccination protège l'individu contre une maladie en stimulant son système immunitaire.



  

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