Bac Général
Classe : Terminale
Centre d’examen : Polynésie
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-SCIPCJ1PO1
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 : Respirateur Artificiel
Mise en situation
Présentation du produit
MakAir est un respirateur artificiel adapté à la ventilation des patients présentant une détresse respiratoire aiguë. C’est un dispositif médical temporaire, peu onéreux au regard d’un respirateur conventionnel, de conception simple, visant à répondre à une pénurie, engendrée par une crise sanitaire (figure 1).
Sous-partie 1 – obligatoire : Comment assurer une ventilation en pression contrôlée ?
L’objectif de cette sous-partie est d’analyser la chaîne d’acquisition de la pression, de valider le choix du capteur, la résolution du convertisseur analogique numérique et le contrôle de la pression par un asservissement.
Sous-partie 2 – choix 1 : 1. Comment assurer la sécurité du patient en présence d’un défaut d’alimentation ?
L’objectif de cette sous-partie est de s’assurer que l’autonomie restante est suffisante après le déclenchement de l’alarme en cas de coupure secteur
Sous-partie 2 – choix 2 : 2.Comment contrôler la fréquence respiratoire ?
Les objectifs de cette sous-partie sont de valider les solutions logicielle et matérielle qui permettent le contrôle de la fréquence respiratoire.
Partie 2 : Sciences physiques
Les trois exercices proposés sont indépendants ; le candidat doit en traiter
seulement deux. Chacun des exercices est noté sur 10.
Le candidat indiquera au début de sa copie les numéros des 2 exercices choisis.
EXERCICE I (10 points) : DISPOSITIF DE CHAUFFAGE PAR ROTO MOULAGE SOLAIRE
Mots clés : bilans énergétiques, premier principe de la thermodynamique, transfert thermique
Le procédé de roto moulage est un procédé de mise en forme des matières plastiques qui permet de fabriquer des objets en plastiques creux (figure 1) d’assez grandes dimensions (cuves de récupération d’eau, containers, kayaks…) à partir de poudre de polyéthylène chauffée jusqu’à 200 °C.
EXERCICE II (10 points) : IMPRESSION 3D D’OBJETS MÉTALLIQUES
Mots clés : deuxième loi de Newton, mouvement dans un champ uniforme, théorème de l’énergie cinétique
L’impression 3D de métaux est très utilisée dans l’industrie. Ce procédé permet de fabriquer des objets métalliques à la fois complexes et extrêmement résistants dans des domaines tels que l’aéronautique ou le médical.
EXERCICE III (10 points) : DES PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES POUR RÉSISTER À LA GRÊLE
Mots clés : deuxième loi de Newton.
Les panneaux photovoltaïques sont recouverts d’une plaque de verre trempé pour résister aux impacts tels que ceux provoqués par la grêle.
Pour répondre aux normes fixées par la Commission Électrotechnique Internationale, les panneaux photovoltaïques sont soumis, selon la norme internationale CEI 61215 pour modules photovoltaïques au silicium cristallin, à des tests durant lesquels ils sont bombardés par des billes de glace de 25 mm de diamètre, de masse 7,53 g et de vitesse 83 km·h-1.