La communication chez les baleines

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Caractéristiques et propriétés des ondes
Type : Exercice | Année : 2014 | Académie : Nouvelle-Calédonie
Corpus Corpus 1
La communication chez les baleines

Caractéristiques et propriétés des ondes

pchT_1411_11_00C

Observer

8

Nouvelle-Calédonie • Novembre 2014

Exercice 3 • 5 points

Cet exercice est de type « résolution de problème ».

Jeux, ruts, combats ou fuites, les baleines communiquent par leurs « chants ». Sans cordes vocales, elles émettent des sons par leur larynx et leur évent. Ces messages peuvent, pour les grandes espèces, être perçus à plusieurs centaines de kilomètres.

Pour communiquer entre elles, deux baleines doivent non seulement se trouver à une certaine profondeur dans un couloir d’une hauteur de quelques centaines de mètres, mais aussi à une certaine distance l’une de l’autre.

> À partir des documents et de vos connaissances, évaluer :

1 la profondeur du couloir de communication  (2 points)

2 la distance maximale entre deux baleines pour qu’elles puissent communiquer. (3 points)

L’ensemble de l’argumentation et des calculs doivent apparaître de manière détaillée.

 Document 1 LE SOFAR (SOund Fixing And Ranging), un guide d’ondes sonores

Dans les océans et dans certaines conditions, une onde sonore qui se dirige vers le haut est ramenée vers le bas dès qu’elle parvient dans les couches supérieures où la vitesse du son est plus grande  à l’inverse, elle est ramenée vers le haut quand elle se dirige vers le bas dès qu’elle y rencontre des couches inférieures où la vitesse du son est supérieure. Quand une zone respecte ces critères, on parle de SOFAR.

Ce couloir SOFAR agit comme un guide d’ondes sonores comme illustré ci-dessous.

Illustration du trajet du son dans un SOFAR

 
 Document 2 Cartographie de la vitesse du son en fonction de la profondeur dans l’océan

 
 Document 3 « La voix et l’oreille » des mammifères marins

Les cétacés produisent des émissions sonores dans une très large bande de fréquence, entre 10 Hz et 150 kHz environ. Les sons produits peuvent être de type bref (clics, tics, bourdons…) ou continu (sifflements, chants, mugissements). Le tableau suivant met en évidence quelques émissions sonores de cétacés.

 

Fréquence moyenne d’émission

Niveau d’intensité sonore moyen à l’émission

Seuil d’audibilité1

Baleine (chant)

4 000 Hz

170 dB

50 dB

Grand dauphin (clics)

120 kHz

222 dB

40 dB

 

D’après un extrait de Richardson et al., 1995, Marine mammals and noise.

1. Le seuil d’audibilité correspond au niveau d’intensité sonore minimal perceptible par l’animal.

 Document 4 Absorption acoustique de l’eau de mer

 
Les clés du sujet

Notions et compétences en jeu

Niveau d’intensité sonore.

Conseils du correcteur

Analyse des documents fournis

Le document 1 illustre la trajectoire du son dans l’océan quand il est dans un couloir SOFAR (guide d’ondes sonores), véritable « couloir de communication » pour les cétacés.

Le document 2 montre comment la vitesse du son varie en fonction de la profondeur dans l’océan.

Le document 3 fournit différentes caractéristiques des émissions sonores chez les cétacés (fréquence et intensité des sons, seuil d’audibilité).

Le document 4 est un graphique donnant l’absorption acoustique de l’eau de mer selon la fréquence du son.

Résolution des deux questions-problème

1 Relisez le document 1 pour déterminer comment varie la vitesse du son dans un couloir SOFAR. Déterminez ensuite, à l’aide du graphique du document 2, quelle est la profondeur remplissant les critères favorables à l’existence de ce guide d’ondes sonores.

2 Les étapes à suivre pour résoudre la deuxième question-problème sont les suivantes.

  • Déterminez la fréquence d’émission des baleines et utilisez le document 4 pour trouver l’absorption du son par l’eau de mer.
  • À partir du document 3, trouvez le niveau d’émission et le seuil d’audibilité des baleines.
  • Trouvez à partir de quelle distance parcourue le niveau sonore « descend » du niveau d’émission au seuil d’audibilité.