Bac Général
Classe : Terminale
Centre d’examen : Métropole
Matière : Sciences de l’ingénieur
Année : 2024
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 : 24-SCIPCJ2ME1
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 : Attelle de rééducation d’épaule
Mise en situation
L’appareil « Kinetec CenturaTM » est exploité par des professionnels de la kinésithérapie afin de permettre à des patients de bénéficier d’une rééducation rapide grâce à une thérapie intitulée « mobilisation passive continue ». L’attelle motorisée au niveau de l’épaule et du coude (figure 1), permet une récupération rapide d’une bonne amplitude des mouvements liés aux articulations sollicitées. Lors de ces mouvements, le patient ne fournit aucun effort ni pour les réaliser ni pour s’y opposer.
Sous-partie 1 : Aptitude à la mise en mouvement du bras du patient
L’objectif de cette sous-partie est de valider la motorisation au niveau de l’épaule dans le cas d’une personne à forte corpulence.
Dans le cadre de l’exercice de rééducation le plus usuel, l’avant-bras du patient se trouve à 90° par rapport à son bras. L’objectif est de vérifier le dimensionnement du moteur d’épaule M1 pour un mouvement de l’épaule avec un patient de forte corpulence.
Sous-partie 2 : Correction de vitesse angulaire
L’objectif de cette sous-partie est de valider la solution retenue par le constructeur pour effectuer les exercices à la vitesse spécifiée, dans le cas d’un patient avec une forte corpulence.
Un patient effectue un exercice de flexion extension bras tendu avec une consigne de vitesse angulaire de 175°⋅min-1.
Sous-partie 3 : Gestion et suivi des mouvements
L’objectif de cette sous-partie est de vérifier la capacité à assurer la gestion et le suivi des mouvements.
Cette sous-partie prend appui sur un exercice de « flexion/extension » (figure 13).
Un des principaux paramètres qui permet d’apprécier l’apport de la thérapie avec la mobilisation passive continue est la progression de l’amplitude angulaire des mouvements chez un patient au fil des séances.
Partie 2 : Sciences physiques
EXERCICE A (10 points) : Les accélérateurs de particules au service de la médecine (10 points)
La protonthérapie : des particules pour soigner
Les protons peuvent être utilisés pour traiter des tumeurs de manière très localisée, sans endommager les tissus sains adjacents. Pour ce faire, il faut contrôler très précisément la direction et l’énergie cinétique des protons. Dans ce cas, les protons traversent le corps sans libérer d’énergie, s’arrêtent à la position voulue où ils détruisent les cellules cancéreuses en libérant leur énergie.
Pour conférer aux protons la direction et l’énergie voulue, on peut utiliser des accélérateurs linéaires de particules où des particules chargées sont placées dans un champ électrique uniforme.
D’après l’Institut Curie « Protonthérapie : un lieu de haute technologie »
EXERCICE B (10 points) : Chargeur solaire (10 points)
De nouveaux fabricants développent des solutions solaires portables pour répondre à la demande croissante de recharge de téléphone mobile. Le panneau photovoltaïque (figure 1) en est une illustration. Il s’agit d’un panneau solaire en silicium monocristallin réputé pour son rendement (ou efficacité) élevé, soit 22,4 % annoncé par le constructeur et défini dans des conditions normées d’éclairage.