Bac Général
Classe : Terminale
Centre d’examen : Métropole Candidat libre
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 : 21-SCIPCJ1ME2
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 : BUS NEMO
Mise en situation
Baptisés NEMO en l’honneur de Jules Verne, illustre habitant d’Amiens, les nouveaux bus connecteront efficacement le centre-ville, les pôles d’emploi, les lieux de loisirs et les grands équipements métropolitains.
Sous-partie 1 – À traiter obligatoirement :
L’objectif de cette sous-partie est de valider le critère de l’exigence 1.2.1 « Assurer un niveau d’énergie suffisant dans les batteries ».
Sous-partie 2 – Choix 1 :
L’objectif de cette sous-partie est de valider la possibilité de franchir un pont ferroviaire sans risque conformément au critère de l’exigence 1.3.3.
Sous-partie 3 – Choix 2 :
L’objectif de cette sous-partie est de valider le critère 1.3.1 afin d’assurer la sécurité des piétons traversant les voies de bus.
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) – Performance d’une voiture électrique au démarrage
Mots-clés : vecteur accélération ; deuxième loi de Newton ; énergie.
Les voitures électriques sont réputées pour être les plus rapides au démarrage. L’étude de l’évolution de la vitesse au cours du temps est menée sur la base d’une vidéo du tableau de bord d’une voiture électrique, départ arrêté, en ligne droite.
EXERCICE B (10 points) – Préparer un thé
Mots-clés : bilan d’énergie ; loi de Newton ; évolution de la température d’un système au cours du temps.
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. Certains modèles sont dits à température réglable, ils disposent d’un capteur de température et permettent de chauffer l’eau jusqu’à une température de consigne.
Le but de l’exercice est d’étudier l’évolution de la température de l’eau après que le dispositif a coupé l’alimentation de la résistance de la bouilloire.
EXERCICE C (10 points) – De la musique dans le calme
Mots-clés : niveau d’intensité sonore ; atténuation géométrique ; interférences.
Données :
– intensité sonore de référence : I₀ = 1,0 × 10⁻¹² W·m⁻² ;
– modèle de l’atténuation géométrique pour une source ponctuelle :
l’intensité sonore I (W·m⁻²) en à une distance x de la source est reliée à la puissance sonore ܲ de cette source par la relation :
$$I = \frac{P}{4\pi x^2}$$
– si l’écart de niveau d’intensité sonore entre deux sons est supérieur à 6 dB, le son le plus faible n’est pas entendu par l’oreille humaine ;
– la célérité ܿ des ondes sonores dans l’air est prise égale à 340 m/s.