Bac Général
Classe : Terminale
Centre d’examen : Métropole
Matière : Sciences de l’ingénieur
Année : 2022
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 : 22-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 : Simulateur de pente pour home-trainer connecté
Lors du premier confinement lié à la pandémie de la covid-19, les sportifs, amateurs comme professionnels, ont dû adapter leurs pratiques afin d’entretenir leur condition physique.
Assez naturellement, les cyclistes ont remplacé leurs sorties d’entrainement sur route par des séances de home-trainer qui consistent à réaliser des exercices spécifiques sur son propre vélo en étant stationnaire (figure 1).
Sous-partie 1 – obligatoire : Garantir une inclinaison précise de l’ensemble {vélo + cycliste}
L’objectif de cette sous-partie est de vérifier que le simulateur de pente permet d’obtenir les inclinaisons minimale et maximale avec précision.
Sous-partie 2 – choix A : Assurer la mise en mouvement de l’ensemble {vélo + cycliste}
L’objectif de cette sous-partie est de vérifier la capacité du simulateur de pente à mettre en mouvement l’avant du vélo de façon réactive.
Sous-partie 2 – choix B : Communiquer avec le home-trainer et utiliser ses ordres de commande
L’objectif de cette sous-partie est de valider la commande du moteur pour piloter l’inclinaison, puis de valider le temps de communication de la valeur de l’angle de l’inclinaison entre le home-trainer et le simulateur de pente.
Partie 2 : Sciences physiques
Vous indiquerez sur votre copie les deux exercices choisis : exercice A ou exercice B ou exercice C.
EXERCICE A – Valoriser l’énergie cinétique d’une rame de métro (10 points)
Mots-clés : évolution de la vitesse ; puissance ; repère de Frenet.
Les transports publics de proximité (tramway, métro, bus) sont caractérisés par une succession de petits trajets et d’arrêts fréquents. Pour l’optimisation de la dépense énergétique, il est intéressant de récupérer l’énergie cinétique du véhicule durant une phase de freinage afin de la restituer pour aider au redémarrage. Il existe plusieurs dispositifs permettant de stocker de l’énergie électrique dans le contexte des systèmes de transport.
EXERCICE B – Intervalle entre les buses d’une tête d’impression (10 points)
Mots-clés : interfrange ; échelle ; incertitude.
Le jet d’encre est un procédé d’impression sans contact dans lequel de très petites gouttes d’encre (de l’ordre du picolitre) sont projetées par des buses. Pour satisfaire aux résolutions d’impression actuellement très élevées, les buses sont regroupées sur une « plaque à buses ».
On cherche à déterminer précisément la distance entre deux buses consécutives de la tête puis entre deux rangées de buses.
EXERCICE C – Étude d’un système de refroidissement pour microprocesseur (10 points)
Mots-clés : transferts thermiques ; résistance thermique ; évolution temporelle.
Sur les microprocesseurs présents dans nos ordinateurs sont montés des
dissipateurs thermiques (refroidisseurs passifs ou actifs) qui favorisent
l’évacuation de l’énergie thermique produite au niveau des transistors du
microprocesseur.