La communication chez les baleines : un exercice de résolution sur documents

Le troisième exercice du bac S 2014 de Nouvelle-Calédonie, noté sur 5 points et prévu pour environ 50 minutes, est destiné aux élèves qui ne suivaient pas l'enseignement de spécialité. Il prend la forme de deux questions ouvertes appuyées sur des documents : un texte sur le couloir SOFAR, un graphique de la vitesse du son en fonction de la profondeur, les caractéristiques du chant d'une baleine et une courbe d'absorption du son par l'eau de mer. Peu de formules, mais beaucoup de lecture : la réussite dépend de la capacité à traduire un texte en critère graphique et à rédiger un raisonnement complet.

Question 1 : la profondeur du couloir de communication

Le document 1 explique que le son reste piégé dans une zone où sa vitesse est plus grande à la fois au-dessus et au-dessous. Il faut traduire cette phrase : le couloir est centré sur la profondeur où la vitesse du son est minimale. Sur le document 2, la vitesse diminue depuis la surface, environ 1515 m·s^-1, passe par un minimum voisin de 1480 m·s^-1 vers 1 km de profondeur, puis augmente jusqu'au fond. Le texte indiquant une hauteur de quelques centaines de mètres, le couloir s'étend à peu près entre 0,8 et 1,2 km. Conclusion : il se situe vers 1 km de profondeur.

Le piège tient à la présentation du graphique : la profondeur est en ordonnée et la vitesse en abscisse. Le minimum de vitesse correspond au point le plus à gauche de la courbe, pas au plus bas. Le phénomène s'explique par la réfraction : une onde qui pénètre dans une zone où elle va plus vite est déviée et revient vers la zone lente.

Question 2 : la distance maximale entre deux baleines

Le chant est émis à 4000 Hz avec un niveau de 170 dB ; le seuil d'audibilité est de 50 dB. Sur le document 4, l'absorption de l'eau de mer à 4000 Hz vaut environ 0,2 dB·km^-1. Dans le couloir, le son est guidé : on admet que l'absorption est la seule cause d'affaiblissement. La perte tolérée est de 170 − 50 = 120 dB, ce qui donne une distance maximale de 120 / 0,2, soit environ 6 × 10² km. Cet ordre de grandeur rejoint l'introduction, qui évoque des chants perçus à plusieurs centaines de kilomètres.

Deux erreurs reviennent souvent : lire la mauvaise courbe sur le document 4, et diviser les 170 dB par l'absorption, comme si le son devait tomber à 0 dB. Il suffit qu'il reste au-dessus du seuil d'audibilité. Les niveaux en décibels se soustraient directement : inutile de revenir aux intensités sonores.

Ce qu'il faut retenir

Une absorption exprimée en dB·km^-1 se traite par proportionnalité : la perte en décibels vaut l'absorption multipliée par la distance. Comme l'absorption n'est lue qu'avec un chiffre significatif, le résultat est un ordre de grandeur, et il suppose que les deux baleines restent dans le couloir.

Conseils de rédaction

Dans une résolution de problème, le correcteur évalue la démarche autant que le résultat. Citez chaque document au moment où vous l'utilisez, annoncez les hypothèses (son guidé, absorption seule cause de perte), faites apparaître vos lectures graphiques avec leur unité et terminez par une phrase de conclusion qui confronte le résultat aux informations du texte. Un résultat juste mais non justifié rapporte peu ; un raisonnement clair avec une petite erreur de lecture reste valorisé.