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-SCIPCJ2ME2
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 : ENERGY OBSERVER
Energy Observer est le premier navire autonome en énergie, zéro émission, zéro particule fine et zéro bruit, produisant son propre hydrogène à partir de l’eau de mer grâce aux énergies renouvelables.
Sous-partie 1 – À traiter obligatoirement : Autonomie énergétique de l’Energy Observer
L’objectif de cette sous-partie est de déterminer si la production d’énergie décarbonée (solaire et hydrogène) suffit à rendre le bateau autonome tout en assurant la puissance nécessaire à la propulsion du bateau.
Sous-partie 2 – À traiter obligatoirement : Propulser mieux et consommer moins
L’objectif de cette partie est de justifier le dimensionnement d’un moyen de propulsion alternatif et déterminer le gain de ce dernier sur la consommation d’énergie.
Sous-partie 3 – choix 1 : Piloter les ailes
L’objectif de cette partie est de valider la solution technique qui permet de commander la cambrure des ailes.
Sous-partie 4 – choix 2 : Gérer les stratégies de consommation et de production
L’objectif de cette partie est de caractériser les échanges d’information à bord, basés sur un réseau de communication et modéliser les stratégies du mix énergétique.
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 deuxième loi de Kepler
Mots-clés : repère de Frenet ; mouvement circulaire ; lois de Kepler.
Grâce aux données observationnelles constituées par Tycho Brahe, l’astronome Johannes Kepler publie en 1609 et 1619 trois lois :
– première loi : chaque planète décrit une ellipse dont le Soleil occupe l’un des
foyers ;
– deuxième loi : le segment Soleil-planète balaie des aires égales pendant des
durées égales ;
– troisième loi : le cube du demi-grand axe de l’orbite divisé par le carré de la période de révolution est une constante.
Ces lois ont été énoncées historiquement dans le contexte très spécifique du système solaire. L’objectif de cet exercice est d’interroger plus spécifiquement la deuxième loi.
EXERCICE B (10 points) – Autonomie et confort d’une voiture électrique
Mots-clés : transfert thermique ; évolution de la température d’un système au cours du temps.
Pour plus de confort, les voitures sont équipées d’un système de chauffage de l’habitacle.
Dans le cas des véhicules thermiques, c’est la « chaleur » du moteur qui est directement exploitée. Dans le cas des voitures électriques, le dispositif de chauffage est alimenté par la batterie. L’utilisation du chauffage diminue donc l’autonomie de la voiture.
Le but de l’exercice est d’étudier l’évolution de la température de l’habitacle d’une voiture au cours du temps.
EXERCICE C (10 points) – Enregistrement sonore en stéréophonie
Mots-clés : niveau d’intensité sonore ; interférences destructives ; interfrange.
La stéréophonie se réfère à un mode de reproduction sonore visant à reconstituer la répartition dans l’espace des sources d’origine.
On crée la stéréo en utilisant plusieurs canaux audios indépendants reliés à au moins deux enceintes, de manière à reconstituer l’espace sonore voulu par l’artiste. Par exemple, un signal distribué en quantité égale sur deux enceintes en phase et de même sensibilité semblera provenir d’un point virtuel situé entre les enceintes.
Le but de cet exercice est d’étudier l’altération de l’enregistrement en stéréophonie dans certaines conditions d’écoute.