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Enseignement scientifique 1re

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Le coin des experts




6
Montres connectées et dépense énergétique

Exercer son esprit critique


Les montres connectées disposent d’un cardiofréquencemètre intégré permettant de mesurer la fréquence cardiaque de leurs porteurs. À l’aide de cette information et de données sur le sujet (sexe, âge, taille, poids), elles proposent d’estimer la dépense énergétique en temps réel.


Questions

1. Rappelez le paramètre physiologique directement lié à la dépense énergétique mesuré lors des méthodes de calorimétrie indirecte. Discutez de la faisabilité de cette mesure pour des activités quotidiennes.


2. En utilisant les données du graphique, discutez de la pertinence de l’estimation de la dépense énergétique à partir de la mesure de la fréquence cardiaque.

Une montre
connectée
estimant
la dépense
énergétique
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Une montre connectée estimant la dépense énergétique.

Dépense énergétique en fonction de la fréquence cardiaque

La fréquence cardiaque varie entre la valeur de repos (75 battements·min‑1 en moyenne) et la fréquence cardiaque maximale (FCmax). Alors que la valeur de repos est en général plus faible chez les individus sportifs que chez les sédentaires, la FCmax dépend majoritairement de l’âge de l’individu.
2
Dépense énergétique en fonction de la fréquence cardiaque.

7
Graisse blanche et graisse brune

Comprendre le lien entre structure et fonction

Version apprentis (A) ici
.

Le tissu adipeux, couramment appelé « graisse corporelle », est constitué de nombreuses cellules, les adipocytes. On en distingue deux types, ayant des fonctions distinctes :
    les adipocytes blancs, majoritaires, qui sont responsables du stockage de l’énergie et participent à l’isolation thermique ;
    les adipocytes bruns, minoritaires chez l’adulte, qui ont un rôle de thermogenèse ;
    Le tissu adipeux brun est plus vascularisé que le tissu adipeux blanc.


Schémas comparatifs de l’organisation et de la localisation des adipocytes blancs et bruns.
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Schémas comparatifs de l’organisation et de la localisation des adipocytes blancs et bruns. Dans une cellule, les mitochondries sont les organites responsables de la respiration cellulaire.

Question

Montrez en quoi les adipocytes bruns et blancs ont des spécialisations fonctionnelles différentes.

B
Le flux thermique chez les marathoniens

Représenter sur un schéma qualitatif les différents échanges d'énergie entre l'organisme et le milieu extérieur

Version initiale (l'atelier des apprentis, exercice 1) ici
.

Lors d’un marathon, les contractions musculaires entraînent une thermogénèse très importante. Les athlètes ont souvent une température proche des 41°C en franchissant la ligne d’arrivée, même par une température extérieure proche de 15 °C.
Lorsque la température extérieure est plus importante, les performances des athlètes diminuent et le nombre d’abandons augmente. Ces effets sont encore plus marqués lorsque l’humidité de l’air, c’est-à-dire sa saturation en vapeur d’eau, est importante. Une température importante ajoutée à une humidité supérieure à 80 % sont des motifs de report ou d’annulation de ce type de courses d’endurance.

Questions

1. Proposez une hypothèse expliquant la baisse de la performance en marathon lorsque la température augmente.


2. Quel est le seul mécanisme permettant la libération de chaleur au niveau de la peau, dans un environnement sec à une température supérieure à 37°C ?


3. Expliquez en quoi l’humidité ajoutée à une température importante constitue un motif de report ou d’annulation des courses.

La Kényane Florence Kiplagat lors du marathon
de Londres en 2017
La Kényane Florence Kiplagat lors du marathon de Londres en 2017.

C
Des sportifs sous chauffages radiants

Représenter sur un schéma qualitatif les différents échanges d'énergie entre l'organisme et le milieu extérieur

Version initiale (le repaire des initiés, exercice 4) ici
.

Un chauffage radiant
Un chauffage radiant.

Schéma de fonctionnement d’un convecteur d’air
Schéma de fonctionnement d’un convecteur d’air.

Questions

1. Réalisez un schéma simple du fonctionnement d’un chauffage radiant dans un gymnase.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


2. Expliquez en quoi cette technique permet une économie d’énergie par rapport à un convecteur d’air classique.


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