Bac Général
Classe : Terminale
Centre d’examen : Métropole
Matière : Sciences de l’ingénieur
Année : 2021
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 :
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 : Système de télé-échographie robotisé « Melody »
Mise en situation
Une échographie médicale est un acte permettant de contrôler le bon fonctionnement d’organes (ou d’observer la croissance d’un fœtus lors d’une échographie obstétricale, photo ci-contre) et le cas échéant de déceler certaines pathologies. Cette observation « non invasive » et sans danger pour le patient est réalisée à l’aide d’une sonde échographique ultrasonore manipulée par un médecin « au plus près » du patient.
Sous-partie 1 – obligatoire : Analyser la transmission d’information entre
la sonde fictive et la sonde réelle
L’objectif de cette sous-partie est de vérifier la pertinence des informations émises par la sonde fictive lors de ses déplacements en regard de ceux attendus au niveau de la sonde réelle distante et de s’assurer de la robustesse des protocoles (I2C et UDP) de transmission des données associées.
Sous-partie 2 – choix 1 : Analyse du bras robotisé et de son pied porteur.
L’objectif de cette sous-partie est d’analyser et de montrer la capacité du pied porteur du robot à équilibrer le poids de ce bras robotisé et ainsi de garantir un positionnement optimal de la sonde échographique, avec l’aide de l’opérateur, directement au contact de la surface de la peau du patient.
Sous-partie 3 – choix 2 : Analyse du fonctionnement du bras robotisé dans son espace « articulaire ».
L’objectif de cette sous-partie est de valider plus spécifiquement les performances du bras n°1 sur le respect des critères de vitesse, d’accélération, ainsi que sur le choix de sa motorisation. On s’attachera également à montrer les qualités de l’asservissement associé à ce bras en accord avec le cahier des charges (diagramme des exigences).
Partie 2 : Sciences physiques
Vous indiquerez sur votre copie les deux exercices choisis : exercice A ou exercice B ou exercice C.
EXERCICE A (10 points) – Étude de la panne d’un drone en plein vol
Mots-clés : mouvement dans un champ de pesanteur uniforme ; aspect énergétique.
Depuis quelques années, les spectacles de drones remplacent peu à peu les feux d’artifice classiques. Lors d’une représentation, un drone est en mouvement rectiligne uniforme à l’altitude constante ℎ = 100 m.
EXERCICE B (10 points) – Analyse énergétique d’une bouilloire
Mots-clés : premier principe ; bilan d’énergie ; variation d’énergie interne.
La résistance d’une bouilloire convertit l’énergie électrique en énergie thermique et transfère cette énergie à l’eau qu’elle contient. Toutes les bouilloires sont munies d’un dispositif permettant de couper l’alimentation une fois que l’eau est à ébullition.
Le but de l’exercice est d’étudier les pertes d’énergie lorsque l’appareil porte à ébullition une certaine masse d’eau.
EXERCICE C (10 points) – Niveaux d’intensité sonore
Mots-clés : niveau d’intensité sonore ; atténuation géométrique.
Les casques audios permettent tous une réduction des bruits ambiants de façon passive de par la forme et la constitution des écouteurs. Cependant, les technologies actuelles permettent un contrôle des sons extérieurs plus poussé.
Le constructeur annonce que son casque antibruit est efficace même dans les environnements exigeants tels que l’avion ou le train.