2011/2012 L’alimentation du sportif








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S9 – TP – 2de

2011/2012


L’ALIMENTATION DU SPORTIF

La digestion



Que nous soyons en train de dormir ou de faire du sport, notre corps est le siège d’échanges énergétiques permanents. L’eau et les aliments que nous consommons fournissent à l’organisme la matière première nécessaire à ces échanges.

Les aliments ingérés doivent être décomposés pour libérer les nutriments qu’ils contiennent, indispensables à la constitution, à l’entretien et au fonctionnement des cellules de l’organisme. La digestion assure cette décomposition : les aliments sont en contact avec des liquides (salive, sucs gastriques, bile…) qui contiennent des enzymes, capables d’accélérer les transformations de décomposition des constituants alimentaires en molécules plus petites : les nutriments.

Les nutriments ainsi libérés passent ensuite de l’intestin grêle dans le sang. Ils sont transportés par les vaisseaux sanguins dans les différents organes où ils seront, selon leur nature, soit stockés, soit utilisés immédiatement si besoin.

Le métabolismec:\users\leynaud\desktop\img_2364.jpg



L’énergie nécessaire au fonctionnement des différents organes est fournie par la transformation chimique de certains nutriments (lipides, glucides et protides) en présence de dioxygène.

Cette transformation chimique fait partie du métabolisme c'est-à-dire de l’ensemble des réactions chimiques nécessaires au bon fonctionnement de l’organisme.

C’est la respiration qui permet d’apporter le dioxygène et d’évacuer du corps une partie des produits de ces réactions, par exemple du dioxyde de carbone.

  1. Transformation chimique lors d’un effort sportif



Certaines réactions du métabolisme ont un bilan analogue aux réactions de combustions complètes en présence de dioxygène. (Voir évaluation diagnostique)

Lors d’une épreuve de 1500 m, l’énergie libérée dans un muscle en présence de dioxygène provient de la dégradation de l’acide pyruvique (C3H4O3), produit de dégradation du glucose, et de quelques acides gras comme l’acide palmitique (C16H32O2).

Les transformations de l’acide pyruvique permettant de libérer une partie de l’énergie nécessaire au bon fonctionnement du muscle sont modélisées par l’équation de combustion suivante :

2 C3H4O3 + 5 O2 6 CO2 + 4 H2O

  1. Quels sont les produits formés lors de cette transformation considérée comme une combustion complète ?

  2. Quels sont les réactifs consommés lors de cette transformation ?

  3. Ecrire l’équation de la réaction de combustion complète associée aux transformations permettant de produire de l’énergie à partir de l’acide palmitique dans l’organisme. Equilibrer l’équation.

  4. Comment évolue la quantité d’acide palmitique dans le corps au cours de l’effort sportif ? Qu’en est-il pour l’eau ?



  1. Energie libérée par les transformations chimiques


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Durant un effort de longue durée, de nombreux sportifs mangent des fruits secs, reconnus pour leur apport énergétique. L’apport énergétique des aliments est souvent indiqué comme sur l’emballage ci-contre : il renseigne sur l’énergie libérée lors de la dégradation du fruit sec dans l’organisme.

Il est possible d’évaluer l’énergie dégagée par la combustion d’un fruit sec et de la comparer aux données des emballages en réalisant l’expérience suivante :

Protocole expérimental :


  1. Peser la masse du fruit sec noté mf1 puis le placer sur le fil de fer fixé sur un bouchon.c:\users\leynaud\desktop\img_2365.jpg

  2. Peser la canette vide (masse m0) et y verser 100 mL d’eau à température ambiante, puis peser l’ensemble (masse m1)

  3. Réaliser le montage ci-contre permettant d’estimer l’énergie libérée par la combustion d’un fruit sec.

  4. Immerger le thermomètre dans la canette. Attention, il ne doit pas toucher le fond de la canette.

  5. Relever la température initiale de l’eau, notée i.

  6. Enflammer le fruit sec à l’aide d’une allumette. Mesurer la température finale, notée f, lorsque le fruit sec a fini de se consumer.

  7. Attendre que le fruit sec refroidisse et le peser à nouveau (notée mf2).

Exploitation :





  1. Préciser quel est le comburant et quel est le combustible lors de la combustion du fruit sec.

  2. La réaction chimique est-elle endothermique ou exothermique ?

  3. Pourquoi la température de l’eau a-t-elle augmenté ?

  4. La masse d’eau meau en gramme contenue dans la canette est de …….. g.

La combustion est supposée complète, et les pertes dues à l’échauffement de l’air ambiant et de la canette négligeables.

L’expression de l’énergie libérée (en kcal) par la réaction est la suivante :



Calculer l’énergie libérée par la réaction sachant que f = ……. °C et i = ……. °C

Conclusion :


La masse m de fruit sec qui a brûlé est m = ………. g.


  1. Quelle est la quantité d’énergie libérée, en kcal, pour 100 g de fruits secs.

  2. Comparer cette valeur à celle indiquée sur l’étiquette.

  3. Comment expliquez-vous la différence entre la valeur de l’énergie obtenue expérimentalement, et la valeur indiquée sur l’étiquette ?



  1. Les besoins énergétiques de l’organisme


Effort

Dépense énergétique moyenne

repos

5 kJ.kg-1.h-1

Marche lente

12 kJ.kg-1.h-1

Course à allure modérée

30 kJ.kg-1.h-1

Footballeur

45 kJ.kg-1.h-1


Un sportif doit fournir de l’énergie mécanique afin d’effectuer un mouvement. Pour estimer les besoins en aliments, il est nécessaire de pouvoir évaluer l’énergie reçue et cédée par l’organisme.

Dans le système international d’unité (SI), l’énergie a pour unité le Joule (J). Une autre unité habituellement utilisée est la calorie (cal) : 1 cal = 4,18 J

Au repos, la dépense énergétique moyenne selon l’effort est donnée dans le tableau ci-contre. Ces valeurs varient selon l’âge, le sexe et l’entrainement des personnes.

  1. Calculer l’énergie dépensée par un footballeur de 90 kg et par un spectateur de 75 kg durant un match d’environ 1 heure 30 min. Exprimer cette énergie en kJ et en kcal.

  2. Sachant qu’une boîte d’amandes de 100 g apporte au corps une énergie de 2580 kJ, déterminer la masse en g d’amande que le footballeur doit manger pour compenser les pertes d’énergie.

  3. Même question pour le spectateur.

A faire en devoir maison :

La combustion d’une mole de glucose apporte une énergie de 2800 kJ.

  1. Ecrire l’équation de combustion complète du glucose (C6H12O6).

  2. Calculer la masse molaire du glucose. (M(C) = 12,0 g/mol – M(O) = 16,0 g/mol – M(H) = 1,0 g/mol)

  3. Déterminer l’énergie libérée par la combustion de 100 g de glucose. Comparer cette énergie à l’apport énergétique des amandes.

  4. Déterminer l’énergie libérée par la combustion d’un morceau de sucre (glucose) de 5 g.

  5. Combien de morceaux de sucre le footballeur devrait-il manger pour compenser se dépense énergétique au cours du match ?

  6. Même question pour le spectateur.
  1. Effets thermiques et transformation physique



Les réponses de l’organisme lors de l’effort s’accompagnent de modifications de paramètres physiologiques (rythme cardiaque par exemple) et d’effets thermiques. Seule une partie de l’énergie libérée par le métabolisme peut de ce fait être exploitée par les muscles. L’énergie restante est cédée sous forme de chaleur.

Pour éviter que la température du corps ne s’élève trop, un mécanisme de refroidissement doit être mis en place : c’est le rôle de la sudation. A travers les pores de la peau, le corps évacuent de la sueur durant l’effort. L’eau de cette solution riche en minéraux s’évapore alors. La transformation physique associée s’accompagne d’effets thermiques : l’énergie est transférée du corps vers l’eau sous forme de chaleur, ce qui contribue au refroidissement de l’organisme.

Le corps maintient ainsi une température comprise entre 37°C et 39 °C lors d’efforts intenses. On parle de régulation thermique.

  1. Quel est le nom du changement d’état qui se produit et qui permet le refroidissement du corps ? Cette transformation physique est-elle endothermique ou exothermique ?

  2. Pour mettre en évidence l’effet thermique de ce changement d’état, placez sur votre peau une goutte de lotion hydro alcoolique désinfectante et ressentez la sensation de froid.

Lycée Saint Joseph Pierre Rouge

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