Bac Général
Classe : Terminale
Centre d’examen : Centres Etrangers Afrique
Matière : Sciences de l’ingénieur
Année : 2025
Session : Normale
Durée de l’épreuve : 4 heures
Partie sciences de l’ingénieur : durée indicative de 3 h – Coefficient : 12
Partie sciences physiques : durée indicative de 1 h – Coefficient : 4
Repère de l’épreuve : 25-SCIPCJ1G11
L’usage de la calculatrice n’est pas autorisé.
Partie 1 – Sciences de l’ingénieur 20 points
Partie 2 – Sciences Physiques 20 points
Le candidat traite les 2 parties en suivant les consignes contenues dans le sujet.
Partie 1 – Sciences de l’ingénieur Hydrolienne de canalisations d’eau
Dans la quête de sources alternatives d’énergie pour remplacer les énergies fossiles, l’exploitation d’énergie à partir de l’eau en mouvement conduit à des avancées technologiques majeures.
Le plan d’action climatique de la ville de Portland exige que les bâtiments de la ville tirent leur énergie de sources renouvelables : l’énergie hydroélectrique produite représente 50% des sources d’énergie depuis 2007. Les énergies solaires, éoliennes, biomasse/biogaz et géothermiques sont également utilisées.
Pour respecter ces nouvelles contraintes écologiques, la ville de Portland a mis en place un système permettant de récupérer l’énergie de l’eau en mouvement dans le réseau de distribution de l’eau.
Cette solution technique innovante utilise la puissance développée par le mouvement de l’eau dans les tuyaux de canalisation du réseau d’eau potable pour actionner une hélice en rotation autour d’un axe vertical. Celle-ci est reliée à une génératrice qui convertit l’énergie
mécanique de rotation en énergie électrique afin d’alimenter le réseau général. Cette solution permet une production d’énergie continue et propre afin d’alimenter les foyers avoisinants en électricité. Une vue écorchée du système ainsi qu’une vue 3D d’une turbine sont présentées sur la figure 1 et permettent de visualiser l’implantation des différents constituants.
Sous-partie 1 : Validation de l’exigence Id 1 sur la production d’éléctricité
L’objectif de cette sous-partie est de calculer la puissance récupérée au niveau de la génératrice afin d’en déduire le nombre de foyers qui peuvent être alimentés par l’hydrolienne.
Sous-partie 2 : Étude de l’optimisation de la production d’énergie électrique
L’objectif de cette sous-partie est d’étudier la régulation de la vitesse de la géneratrice afin d’optimiser la production d’énergie électrique
Sous-partie 3 : Validation des exigences Id 1.1 et Id 1.3 en termes
d’instrumentation du tunnel hydraulique
L’objectif de cette sous-partie est de vérifier que la mise en place de l’instrumentation du tunnel hydraulique assure le pilotage en temps réel du système d’hydrolienne pour sa maintenance et son optimisation.
Partie 2 : Sciences physiques
EXERCICE A – Saut de puce
La puce est un insecte d’environ de 2 mm, présent principalement chez les animaux de compagnie.
Elle se déplace le plus souvent en sautant et son saut possède des caractéristiques exceptionnelles puisque qu’il peut atteindre une hauteur de près de 30 cm.
EXERCICE B – Température au sein d’un igloo
Les habitants des régions polaires comme les Inuits savent qu’un abri constitué de neige (igloo, quinzee, hutte, abri sous arbre, trou à neige, etc.) offre un rempart efficace contre le froid. Nous allons nous intéresser ici au
cas de l’igloo.
L’objectif de cet exercice est de comparer l’évolution de la température au sein de l’igloo dans différentes situations.