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Quatrième · SVT · Chapitre 4

Muscles, cœur, poumons et cerveau : fonctionnement de l'organisme à l'effort

Ce que tu sauras faire

  • Mesurer la fréquence cardiaque et la fréquence respiratoire au repos, à l'effort et en récupération, et interpréter leur évolution en la comparant à un témoin.
  • Expliquer pourquoi un muscle qui travaille consomme plus de dioxygène et de glucose, et comment les poumons, le sang et le cœur les lui apportent.
  • Calculer un débit cardiaque (fréquence × volume d'éjection) et un débit ventilatoire (fréquence × volume courant), et comparer repos et effort.
  • Identifier les capacités et les limites de l'organisme (fréquence maximale, réserves, chaleur, fatigue) et expliquer ce que l'entraînement change.
  • Décrire un neurone, un nerf et un centre nerveux, et expliquer ce qu'est un message nerveux (signal électrique codé en fréquence, relais chimique au niveau de la synapse).
  • Expliquer le rôle du cerveau dans la réception et l'intégration d'informations multiples, et comment le système nerveux commande et règle cœur, poumons et muscles pendant un effort.
  • Relier le sommeil, les substances (tabac, alcool, cannabis), le dopage et l'entraînement à leurs effets sur le système nerveux et sur l'effort, et justifier un comportement responsable.

Au programme du chapitre

  1. Mesurer l'effort : deux rythmes à observer
  2. Ce que demande un muscle qui travaille
  3. Poumons et cœur répondent : accélérer et envoyer plus
  4. Les capacités et les limites de l'organisme
  5. Ce que l'entraînement change
  6. Le neurone et le message nerveux
  7. Les centres nerveux : le cerveau reçoit, intègre, décide
  8. Le système nerveux aux commandes de l'effort
  9. Hygiène de vie : ce qui protège ou perturbe le système nerveux

Exercices corrigés

Exercice 1

Pendant un test, Samir compte 20 pulsations en 15 secondes et écrit : « Ma fréquence cardiaque est de 20 bpm. » Corrige son erreur et calcule la valeur. Un camarade trouve 21 pulsations lors d'une seconde mesure : quelle différence cela fait-il sur la fréquence ? Que conclure sur la précision de la méthode ?
Un coup de pouce
Combien de fois 15 secondes tiennent-elles dans une minute ?
Voir la correction pas à pas
La fréquence cardiaque se donne en battements par minute : 15 s est le quart d'une minute, donc on multiplie par 4. 20×4=8020 \times 4 = 80 bpm.
Avec 21 pulsations : 21×4=8421 \times 4 = 84 bpm, soit 4 bpm d'écart pour une seule pulsation de différence.
La méthode des 15 secondes est rapide mais peu précise : une erreur d'une pulsation fait une erreur de 4 bpm. Pour améliorer la mesure, on compte plus longtemps (30 ou 60 s), ou on répète la mesure et on calcule une moyenne.

Exercice 2

Un professeur veut montrer que c'est bien l'effort qui accélère le pouls. Il fait monter et descendre une marche à un élève pendant 2 minutes. Pourquoi doit-il aussi mesurer un deuxième élève qui reste assis ? Que vaut sa conclusion s'il n'a mesuré qu'un seul élève qui a fait l'effort ?
Un coup de pouce
Un témoin permet de comparer : que se passe-t-il quand on ne change pas le facteur étudié ?
Voir la correction pas à pas
Le deuxième élève est le témoin : il montre ce qui se passe quand on ne change rien. S'il garde un pouls stable, on peut dire que la variation du premier ne vient pas du seul passage du temps, ni du stress d'être mesuré, mais bien de l'effort.
Avec un seul élève, la conclusion est valable pour lui, mais fragile pour tout le monde : peut-être est-il particulièrement sensible, ou stressé. Pour généraliser, il faut répéter l'expérience sur plusieurs élèves et vérifier que le résultat est du même ordre.

Les pièges à éviter

  • Écrire que « les poumons respirent » ou confondre ventilation et respiration.
  • Croire qu'une artère transporte toujours du sang riche en dioxygène et une veine du sang pauvre.
  • Oublier de multiplier par 4 quand on compte les pulsations pendant 15 secondes.
  • Dire qu'à l'effort seule la fréquence cardiaque augmente.

Pour aller plus loin

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