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Éducation physique, pratiques et culture sportives (spécialité) · Première

Physiologie de l'effort : exercices corrigés de 1re

Publié le 7 novembre 2026 · Mis à jour le 7 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Un effort statique se fait respiration bloquée et dure très peu ; un effort dynamique (marche, course) se fait en respiration libre.1
  • Au repos, on consomme environ 200 à 250 cm³ d'oxygène par minute ; l'effort violent monte à 4 à 5 L/min.1
  • Mesurer l'oxygène consommé et le gaz carbonique rejeté permet de suivre les variations physiologiques d'un effort dynamique.1
  • Chez le sujet entraîné, le cœur s'adapte : valeurs de repos plus basses et réserve plus grande à l'effort.2
  • Au-delà d'une certaine puissance, l'organisme ne maintient plus son équilibre interne.3

Comment utiliser ces exercices

Cette page te propose de t'entraîner sur la physiologie de l'effort. Tu y croises deux types de travail : des exercices de raisonnement (reconnaître un type d'effort, expliquer une adaptation) et des exercices de calcul à partir de mesures de consommation d'oxygène et de rejet de gaz carbonique. Les difficultés augmentent peu à peu, du niveau 1 au niveau 3.

Pour t'appuyer sur ce que tu as déjà vu en préparation et entraînement physique, garde en tête une idée simple : pendant un effort, les muscles ont besoin d'énergie, et l'organisme répond par des modifications de la circulation, de la respiration et du métabolisme.3

Les exercices

Exercice 1 Statique ou dynamique ?

★☆☆Environ 6 min

On observe trois situations :

  • A. Un haltérophile prend une inspiration profonde, ferme la glotte et soulève une barre en gardant le thorax immobilisé.
  • B. Une lycéenne court en respirant librement pendant son échauffement.
  • C. Un élève marche d'un bon pas sur un parcours, la respiration libre.

Classe chaque situation en effort statique ou effort dynamique, puis donne l'élément de l'énoncé qui justifie ton choix.1

Indice 1

Regarde ce que fait la respiration dans chaque situation.

Indice 2

Une marche ou une course sont des exemples d'effort dynamique.

Voir la correction pas à pas
  1. Rappel du critère : un effort statique se fait respiration bloquée, un effort dynamique se fait en respiration libre.1

  2. Situation A : inspiration profonde, glotte fermée, thorax immobilisé. La respiration est bloquée : c'est un effort statique.1

  3. Situation B : la course se fait en respiration libre : effort dynamique.1

  4. Situation C : la marche se fait aussi en respiration libre : effort dynamique.1

Le critère décisif est l'état de la respiration : bloquée pour l'effort statique, libre pour l'effort dynamique.

Exercice 2 Convertir une consommation d'oxygène

★☆☆Environ 5 min

Lors d'une marche rapide à 8 km/h, la consommation d'oxygène mesurée est de 2,4 L/min.1

Exprime cette consommation en cm³ par minute.

Indice 1

1 L correspond à 1000 cm³.

Indice 2

Multiplie par 1000.

Voir la correction pas à pas
  1. Donnée : 2,4 L/min2{,}4\ \text{L/min}.

  2. Relation : 1 L=1000 cm31\ \text{L} = 1000\ \text{cm}^3.

  3. Calcul : 2,4×1000=24002{,}4 \times 1000 = 2400.

  4. Résultat : 2400 cm3/min2400\ \text{cm}^3/\text{min}.

La marche rapide consomme 2400 cm³ d'oxygène par minute, soit un débit nettement supérieur à celui du repos, qui se situe entre 200 et 250 cm³/min.1

Exercice 3 Volume d'oxygène consommé pendant une marche

★☆☆Environ 7 min

Un élève marche à 8 km/h pendant 30 minutes. On suppose que sa consommation reste constante et égale à 2,4 L/min d'oxygène.1

Calcule le volume total d'oxygène consommé pendant la marche, en litres.

Indice 1

Volume = débit × durée.

Indice 2

Vérifie que le débit et la durée utilisent la même unité de temps (la minute).

Voir la correction pas à pas
  1. Données : débit 2,4 L/min2{,}4\ \text{L/min}, durée 30 min30\ \text{min}.

  2. Formule : V=deˊbit×dureˊeV = \text{débit} \times \text{durée}.

  3. Calcul : V=2,4×30=72V = 2{,}4 \times 30 = 72.

  4. Unité : le débit est en L/min et la durée en min, donc VV est en litres.

L'élève consomme 72 L d'oxygène en 30 minutes. L'hypothèse d'un débit constant simplifie le calcul : en réalité, le débit varie au début de l'effort.

Exercice 4 Combien de fois plus qu'au repos ?

★★☆Environ 9 min

Au repos, un sujet absorbe 250 cm³ d'oxygène par minute. Lors d'un effort violent, sa consommation atteint 5 L/min.1

Combien de fois la consommation d'oxygène à l'effort est-elle supérieure à celle du repos ?

Indice 1

Convertis d'abord 250 cm³ en litres.

Indice 2

Un rapport se calcule avec deux grandeurs exprimées dans la même unité.

Voir la correction pas à pas
  1. Conversion : 250 cm3=0,25 L250\ \text{cm}^3 = 0{,}25\ \text{L}.

  2. Rapport : 50,25\dfrac{5}{0{,}25}.

  3. Calcul : 5÷0,25=205 \div 0{,}25 = 20.

  4. Interprétation : la consommation est multipliée par 20.

Avec ces valeurs, la consommation d'oxygène est 20 fois plus élevée à l'effort violent qu'au repos. Cela montre l'ampleur de l'adaptation que doivent assurer la respiration et la circulation.1

Exercice 5 Rapport entre gaz carbonique rejeté et oxygène consommé

★★☆Environ 9 min

Pour la marche rapide à 8 km/h, on mesure 2,4 L/min d'oxygène consommé et 2,5 L/min de gaz carbonique rejeté.1

Calcule le rapport CO2 rejeteˊO2 consommeˊ\dfrac{\text{CO}_2\text{ rejeté}}{\text{O}_2\text{ consommé}} et arrondis-le au centième. Que peux-tu dire de ces deux volumes ?

Indice 1

Les deux débits sont déjà dans la même unité.

Indice 2

Un rapport proche de 1 signifie que les deux volumes sont voisins.

Voir la correction pas à pas
  1. Données : CO2=2,5 L/min\text{CO}_2 = 2{,}5\ \text{L/min} et O2=2,4 L/min\text{O}_2 = 2{,}4\ \text{L/min}.

  2. Rapport : 2,52,4\dfrac{2{,}5}{2{,}4}.

  3. Calcul : 2,5÷2,4≈1,04172{,}5 \div 2{,}4 \approx 1{,}0417, soit 1,041{,}04 au centième.

  4. Lecture : les deux volumes sont très proches, le gaz carbonique rejeté étant un peu supérieur à l'oxygène consommé.

Le rapport vaut environ 1,04 : au cours de cette marche rapide, l'organisme rejette à peu près autant de gaz carbonique qu'il consomme d'oxygène.1

Exercice 6 Oxygène supplémentaire demandé par l'effort violent

★★★Environ 12 min

Un sportif consomme 200 cm³ d'oxygène par minute au repos. Pendant un effort violent de 10 minutes, on suppose qu'il consomme 4 L/min en continu.1

  1. Calcule le volume d'oxygène qu'il aurait consommé au repos pendant ces 10 minutes, en litres.
  2. Calcule le volume consommé pendant l'effort.
  3. Déduis-en le volume supplémentaire demandé par l'effort, en litres.
Indice 1

Convertis 200 cm³ en litres avant de multiplier par la durée.

Indice 2

Le supplément est la différence entre les deux volumes.

Voir la correction pas à pas
  1. Repos : 200 cm3/min=0,2 L/min200\ \text{cm}^3/\text{min} = 0{,}2\ \text{L/min}, donc 0,2×10=20{,}2 \times 10 = 2 L en 10 minutes.

  2. Effort : 4×10=404 \times 10 = 40 L en 10 minutes.

  3. Supplément : 40−2=3840 - 2 = 38 L.

  4. Unité : tous les volumes sont en litres.

L'effort violent demande 38 L d'oxygène de plus que le repos sur la même durée. En pratique, un effort violent de cette intensité ne se maintient pas toujours aussi longtemps : l'exercice sert à raisonner sur les ordres de grandeur.1

Exercice 7 Pourquoi l'effort statique peut-il être risqué ?

★★★Environ 12 min

Un professeur d'EPS demande à un groupe de réaliser un exercice de force en bloquant la respiration. Un élève demande pourquoi on déconseille de prolonger ce type d'effort.

Rédige une réponse en 5 à 8 lignes qui explique : (a) ce qui se passe au niveau du retour du sang vers le cœur, (b) pourquoi un tel effort est forcément très court, (c) le danger possible pour la circulation du cerveau.1

Indice 1

Pense à la glotte fermée et au thorax immobilisé.

Indice 2

Que devient le débit du cœur quand le retour veineux est gêné ?

Voir la correction pas à pas
  1. Point (a) : thorax et abdomen immobilisés, glotte fermée. Le retour du sang veineux vers le cœur droit est gêné, la circulation ralentit et le débit cardiaque diminue.1

  2. Point (b) : les conditions redeviennent normales dès que l'effort cesse. Cet effort ne peut donc durer que très peu de temps.1

  3. Point (c) : la circulation artérielle reste alimentée sous forte pression au début de l'effort. Si les artères du cerveau ne sont pas en parfait état, une rupture artérielle peut survenir, par exemple en cas d'anévrisme ou de sclérose.1

  4. Précision supplémentaire : le risque est plus grand si l'effort est fait en position couchée, notamment chez les personnes âgées.1

Une bonne réponse enchaîne trois idées : respiration bloquée, retour veineux gêné, puis pression artérielle forte au début de l'effort, d'où un risque pour les artères du cerveau si elles sont fragiles.

Exercice 8 Comparer un sujet entraîné et un sédentaire

★★★Environ 12 min

Deux personnes réalisent le même effort musculaire. L'une est entraînée, l'autre sédentaire.

Rédige un court paragraphe qui compare, au repos puis à l'effort, le fonctionnement du cœur des deux personnes. Utilise les expressions « valeurs de repos », « réserve » et « dépense énergétique ».2

Indice 1

Pense à ce que devient le muscle cardiaque avec l'entraînement.

Indice 2

Compare les valeurs de repos, puis la marge disponible à l'effort.

Voir la correction pas à pas
  1. Adaptation du cœur : l'entraînement provoque une augmentation harmonieuse du volume du muscle cardiaque et une adaptation de sa commande nerveuse.2

  2. Au repos : les valeurs du sujet entraîné sont plus basses que celles du sédentaire.2

  3. À l'effort : le sujet entraîné dispose d'une réserve myocardique plus importante.2

  4. Pour le même effort, il dépense moins d'énergie que le sédentaire.2

Le sujet entraîné a un cœur mieux adapté : valeurs de repos plus basses, marge plus grande à l'effort et dépense énergétique moindre pour un même travail. Au-delà d'une certaine puissance cependant, personne ne conserve son équilibre interne, d'où l'intérêt de connaître son intensité maximale supportable de façon stable.3

Les questions qu'on se pose

Comment savoir si un effort est statique ou dynamique ?

Regarde la respiration. Dans un effort statique, elle est bloquée : on inspire, la glotte se ferme et le thorax reste immobilisé, comme en haltérophilie. Dans un effort dynamique, comme la marche ou la course, la respiration reste libre.1 Les conséquences sur la circulation sont très différentes dans les deux cas.1

Pourquoi mesure-t-on l'oxygène consommé et le gaz carbonique rejeté ?

Ces deux volumes reflètent le travail des muscles et l'adaptation cardio-pulmonaire. En mesurant l'oxygène absorbé et le gaz carbonique produit par minute, on repère comment les paramètres physiologiques varient selon l'intensité de l'effort dynamique.1 Les valeurs de repos servent de point de comparaison : environ 200 à 250 cm³ d'oxygène par minute.1

Sources

  1. Effort, physiologie, Encyclopédie Universalis. Consulté le 7 novembre 2026.
  2. Clinique et biologie de la fatigue liée à l'entraînement, Persée / INSEP. Consulté le 7 novembre 2026.
  3. Le concept d'intensité maximale d'état stable physiologique : mise en évidence et applications au domaine de l'entraînement, Persée / INSEP. Consulté le 7 novembre 2026.
  4. Effort, Wikipédia. Consulté le 7 novembre 2026.

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