Sujets du Bac Sciences de l'Ingénieur 2021
Sujets du Bac de Sciences de l'Ingénieur 2021 : Métropole Candidat libre 1 et Métropole Candidat libre 2. Avec le corrigé de chaque exercice.
Métropole Candidat libre 1 (2021)
Thèmes du sujet : Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML · Modélisation multi-physique : grandeurs d'effort et de flux, exploitation des simulations · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide · Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs · Traitement de l'information : algorithmes et programmation · Transmission de l'information : réseaux, protocoles, trames et modulation · Systèmes asservis : structure bouclée, correcteurs et performances · Sciences physiques – Mouvement et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
- Exercice Sous-partie 1 - Analyse fonctionnelle · Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML
À l'aide de la présentation du bus NEMO et des figures 3 et 4, citer les caractéristiques des différents types de charges : lieu, moment, durée et moyen utilisé (charge lente et charge rapide). - Exercice Sous-partie 1 - Modélisation multi-physique · Modélisation multi-physique : grandeurs d'effort et de flux, exploitation des simulations
Compléter la chaîne de puissance du bus sur le document réponse DR1 (constituants, grandeurs d'effort et de flux, rendements). - Exercice Sous-partie 1 - Énergie, puissance et autonomie · Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs
Questions 1.2 et 1.4 à 1.8 : Bilan de puissance et d'énergie sur un cycle de fonctionnement type et validation de l'autonomie journalière du bus NEMO. - Exercice Sous-partie 2 (Choix 1) - Statique du solide · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide
Sous-partie 2 (Choix 1) : Étude statique de la répartition des charges sur les essieux du bus NEMO (questions 1.9 à 1.13) pour vérifier la possibilité de franchir un pont limité à 13 t par essieu. - Exercice Sous-partie 3 (Choix 2) - Systèmes asservis · Systèmes asservis : structure bouclée, correcteurs et performances
Sous-partie 3 (Choix 2) : Question 1.14 (relier les blocs de la boucle d'asservissement en vitesse sur DR3) et Question 1.15 (estimer l'erreur statique à partir de la courbe de réponse simulée pour… - Exercice Sous-partie 3 (Choix 2) - Traitement de l'informa… · Traitement de l'information : algorithmes et programmation
Question 1.16 : Sur le document réponse DR4, compléter l'algorigramme du boîtier de contrôle d'informations des feux tricolores pour permettre le passage du bus en sécurité. En déduire la durée entre… - Exercice Sous-partie 3 (Choix 2) - Transmission de l'infor… · Transmission de l'information : réseaux, protocoles, trames et modulation
Questions 1.17 et 1.18 : Mesure oscilloscopique de la durée d'une trame radio (Figure 14) et validation du temps de déclenchement des feux pour satisfaire l'exigence 1.3.1. - Exercice A - Performance d'une voiture électrique… · Sciences physiques – Mouvement et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme
Exercice A : Performance d'une voiture électrique au démarrage. Étude de l'accélération moyenne et graphique, équations horaires du mouvement, force résultante et bilan d'énergie cinétique. - Exercice B - Préparer un thé · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques
Exercice B - Préparer un thé : à partir de la loi de Newton appliquée au refroidissement de l'eau d'une bouilloire, établir le bilan d'énergie, l'équation différentielle dT/dt = a(T0-T(t)) et… - Exercice C - De la musique dans le calme · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
Exercice C - De la musique dans le calme : atténuation géométrique de l'intensité sonore, audibilité, casque antibruit actif et interférences acoustiques entre deux haut-parleurs (questions 1 à 7).
Métropole Candidat libre 2 (2021)
Thèmes du sujet : Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement · Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs · Transmission de l'information : réseaux, protocoles, trames et modulation · Validation des performances et analyse des écarts · Sciences physiques – Mouvement dans un champ de gravitation : satellites et lois de Kepler · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
- Exercice Sous-partie 1 - Autonomie énergétique de l'Energy… · Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs
Sous-partie 1 : Étude de l'autonomie énergétique de l'Energy Observer, analyse du taux de charge des batteries 400 V, estimation de la puissance de propulsion, bilan de la pile à combustible et… - Exercice Sous-partie 2 - Propulser mieux et consommer moins · Validation des performances et analyse des écarts
Questions 1.7 à 1.11 : Comparaison du profil de décharge simulé et mesuré de la batterie 400 V, calcul de l'écart relatif pour valider le modèle multi-physique, critique des hypothèses du modèle… - Exercice Sous-partie 3 (Choix 1) - Piloter les ailes · Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement
Questions 1.12 à 1.17 : Étude cinématique, analyse des efforts et validation du vérin de réglage de cambrure des ailes Oceanwings. - Exercice Sous-partie 4 (Choix 2) - Gérer les stratégies de… · Transmission de l'information : réseaux, protocoles, trames et modulation
Questions 1.18 à 1.22 sur les échanges d'informations via le bus CAN d'Energy Observer, la modélisation de la décharge des batteries et l'interprétation d'un diagramme d'états partiel de l'EMS. - Exercice A - Étude de la deuxième loi de Kepler · Sciences physiques – Mouvement dans un champ de gravitation : satellites et lois de Kepler
Exercice A : vérification de la deuxième loi de Kepler et modélisation newtonienne du mouvement circulaire pour les orbites de la Terre et de Mars (7 questions : identification du schéma correct,… - Exercice B - Autonomie et confort d'une voiture é… · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques
Bilan d'énergie du chauffage d'une voiture électrique : calcul de l'énergie de chauffage, variation de température de l'habitacle, sens du transfert thermique, choix du schéma correspondant à… - Exercice C - Enregistrement sonore en stéréophonie · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
Exercice sur la stéréophonie : niveau d'intensité sonore avec deux sources, conditions d'interférences constructives/destructives, calcul de la longueur d'onde maximale et des quatre premières…
Métropole France 1 (2021)
Thèmes du sujet : Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML · Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide · Chaîne d'information : capteurs, conditionnement et conversion analogique-numérique · Traitement de l'information : algorithmes et programmation · Transmission de l'information : réseaux, protocoles, trames et modulation · Sciences physiques – Mouvement et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
- Exercice Sous-partie 1 - Analyse fonctionnelle et exigences · Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML
Questions 1.1 et 1.2 : Donner et argumenter deux avantages de la solution d'échographie robotisée MELODY. Justifier l'exigence d'étalonnage initiale (id = 1.4) à partir du diagramme SysML et… - Exercice Sous-partie 1 - Mesures accélérométriques et incl… · Chaîne d'information : capteurs, conditionnement et conversion analogique-numérique
Questions 1.3 à 1.7 : Exploitation des mesures accélérométriques de la centrale inertielle, calcul de l'angle d'inclinaison θ et décodage/validation de la trame I²C. - Exercice Sous-partie 1 - Trame UDP et communication · Transmission de l'information : réseaux, protocoles, trames et modulation
À partir de la figure 11 représentant la trame UDP système de l'expert vers le patient, retrouver la valeur hexadécimale de la consigne angulaire d'orientation phi (sur 2 octets), puis déterminer sa… - Exercice Sous-partie 1 - Algorithme de calcul du checksum · Traitement de l'information : algorithmes et programmation
Question 1.9 : À partir des informations de la figure 12 et des éléments de langage Python de la figure 13, compléter sur le document réponse DR2 le programme partiel permettant de calculer le code… - Exercice Sous-partie 2 (Choix 1) - Analyse du bras robotis… · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide
Analyse du bras robotisé du robot Melody et de son pied porteur : choix de matériaux biocompatibles (Q1.10), extraction de la force et de la raideur du ressort (Q1.11), justification du cas le plus… - Exercice Sous-partie 3 (Choix 2) - Analyse du bras robotis… · Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement
Questions 1.16 à 1.22 de la sous-partie 3 (Choix 2) portant sur l'analyse de la chaîne de puissance, la cinématique et dynamique de rotation du bras 1, le choix du motoréducteur et la validation de… - Exercice A - Étude de la panne d'un drone en plei… · Sciences physiques – Mouvement et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme
Exercice A : étude de la chute libre d'un drone en panne. Questions 1 à 9 : définition de la chute libre, direction/sens de l'accélération, équations horaires x(t) et z(t), calcul de xP, altitude… - Exercice B - Analyse énergétique d'une bouilloire · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques
1. Déterminer la variation d'énergie interne de 1 litre d'eau de T1=20°C à T2=90°C. 2. Déterminer l'énergie électrique reçue par la résistance entre t1=30s et t2=190s. 3. Calculer la variation… - Exercice C - Niveaux d'intensité sonore · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
Étude du casque antibruit : calcul du niveau d'intensité sonore L1 et sa qualification, démonstration de la formule de l'atténuation A et calcul de I1' pour A=15 dB, calcul de la distance donnant la…
Métropole France 2 (2021)
Thèmes du sujet : Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide · Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs · Traitement de l'information : algorithmes et programmation · Transmission de l'information : réseaux, protocoles, trames et modulation · Systèmes asservis : structure bouclée, correcteurs et performances · Sciences physiques – Mouvement dans un champ de gravitation : satellites et lois de Kepler · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
- Exercice Sous-partie 1 - Ingénierie système · Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML
Question 1.1 : Compléter le tableau du document réponse DR1 en indiquant pour chaque échange le numéro correspondant sur le diagramme de séquence de réservation d'un véhicule. - Exercice Sous-partie 1 - Algorithmique · Traitement de l'information : algorithmes et programmation
Questions 1.2 et 1.3 : Déterminer la valeur des éléments du tableau temps_attente_V [V0, V1, V2, V3] pour la configuration de la boucle 1, compléter l'algorithme partiel de la fonction… - Exercice Sous-partie 2 (Choix 1) - Énergie et alimentation · Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs
Questions 1.4 à 1.7 : Dimensionnement de l'alimentation autonome d'une unité de bord de route (UBR) : calcul de l'énergie consommée en 16 h et de l'énergie stockée totale, calcul de la capacité en… - Exercice Sous-partie 2 (Choix 1) - Transmission de l'infor… · Transmission de l'information : réseaux, protocoles, trames et modulation
Compléter le tableau du document réponse DR3 (caractères ASCII, valeur hexadécimale et durée en secondes des délais DELAI_DEBUT_OUVERTURE et DELAI_FIN_OUVERTURE) ; indiquer sur le chronogramme les… - Exercice Sous-partie 3 (Choix 2) - Dynamique et trajectoir… · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide
Étude dynamique du freinage d'urgence d'un véhicule autonome sur une voie d'insertion : écrire le PFD et en déduire l'équation algébrique (1.11), justifier les relations At=-0,7An et Rt=-0,7Rn… - Exercice Sous-partie 3 (Choix 2) - Asservissement transver… · Systèmes asservis : structure bouclée, correcteurs et performances
Analyser les performances des trois réglages du correcteur proportionnel au regard des exigences du cahier des charges (erreur statique, dépassement, rapidité à x = 28 m) et en déduire le réglage le… - Partie 2 - Exercice A · Sciences physiques – Mouvement dans un champ de gravitation : satellites et lois de Kepler
Étude du mouvement des satellites Starlink : estimation de la vitesse de la tête du train à partir de clichés, mouvement circulaire dans le repère de Frenet, démonstration du caractère uniforme,… - Partie 2 - Exercice B · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques
Étude du refroidissement d'un bloc de cuivre ventilé : associer les courbes aux situations de ventilation, interpréter le coefficient h, établir l'équation différentielle par le premier principe,… - Partie 2 - Exercice C · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
Exercice C : étude acoustique des drones. 1) Démontrer L=10log(P/(4πI0))-20log(x). 2) Identifier le graphique correspondant parmi A, B, C, D. 3) Deux QCM sur l'effet du doublement/division par 10 de…
Métropole France 2 remplacement (2021)
Thèmes du sujet : Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML · Modélisation multi-physique : grandeurs d'effort et de flux, exploitation des simulations · Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide · Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs · Chaîne d'information : capteurs, conditionnement et conversion analogique-numérique · Traitement de l'information : algorithmes et programmation · Validation des performances et analyse des écarts · Sciences physiques – Mouvement dans un champ de gravitation : satellites et lois de Kepler · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
- Exercice Sous-partie 1 - Question 1.1 · Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML
À partir des diagrammes SysML (figures 2 et 3), indiquer le type d'énergie exploitée par le véhicule, les exigences en termes de vitesse et de pente maximale à gravir, et les données à afficher pour… - Exercice Sous-partie 1 - Question 1.2 · Modélisation multi-physique : grandeurs d'effort et de flux, exploitation des simulations
Compléter sur le document réponse DR1 la chaîne de puissance en indiquant la nature et l'unité des grandeurs de flux et d'effort pour chaque liaison. - Exercice Sous-partie 2 - Questions 1.3 à 1.7 · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide
Questions 1.3 à 1.7 : Bilan des actions mécaniques sur le véhicule en pente (poids, actions de contact au sol, traînée aérodynamique et résistance au roulement) et calcul de l'effort moteur TC par… - Exercice Sous-partie 2 - Question 1.8 · Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement
En prenant en compte le rendement global de la transmission η_gt = 0,95, calculer la puissance motrice P_m nécessaire pour réaliser le déplacement du véhicule dans les conditions de l'étude (avec T_C… - Exercice Sous-partie 2 - Questions 1.9 et 1.10 · Modélisation multi-physique : grandeurs d'effort et de flux, exploitation des simulations
Question 1.9 : Calculer la pente en % entre les points N et O du circuit et valider l'hypothèse de pente maximale de 2%. Question 1.10 : Choisir la valeur de Z_B pour minimiser l'énergie électrique… - Exercice Sous-partie 2 - Questions 1.11 et 1.12 · Validation des performances et analyse des écarts
Compléter le tableau du document réponse DR2 avec les valeurs maximales des grandeurs obtenues par modélisation et celles données par le constructeur, calculer les écarts relatifs par rapport aux… - Exercice Sous-partie 3 - Questions 1.13 à 1.15 et 1.18 · Chaîne d'information : capteurs, conditionnement et conversion analogique-numérique
Questions 1.13 à 1.15 et 1.18 : Caractérisation des chaînes d'acquisition du courant, de la tension et de la distance parcourue. - Exercice Sous-partie 3 - Question 1.16 · Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs
Donner l'expression de la puissance électrique instantanée Pi (en W) en fonction de Ibat et Ubat. En déduire l'expression de la quantité d'énergie E1s (en J). - Exercice Sous-partie 3 - Questions 1.17, 1.19 et 1.20 · Traitement de l'information : algorithmes et programmation
Questions 1.17, 1.19 et 1.20 : Algorithmes et programmation Python du traitement de la mesure d'énergie et de distance. - Exercice Sous-partie 3 - Question 1.21 · Validation des performances et analyse des écarts
Calculer l'écart relatif (en %) entre la quantité d'énergie au km mesurée par le système d'acquisition (valeur optimale) et celle mesurée par le joulemètre officiel (78,5 kJ/km). Proposer des… - Partie 2 - Exercice A : En orbite autour de la Lu… · Sciences physiques – Mouvement dans un champ de gravitation : satellites et lois de Kepler
Étude du mouvement orbital du module CSM autour de la Lune (référentiel lunocentrique) : 1) reproduire le schéma avec la direction du Soleil et le vecteur force ; 2) montrer que l'accélération est… - Partie 2 - Exercice B : Isolation thermique · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques
Bilan de flux thermique par conduction et convection à travers une paroi en parpaings de bois et laine de bois : sens du transfert, cohérence des unités, calcul des flux avec et sans isolant,… - Partie 2 - Exercice C : Appareil photographique · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
Étude de la diffraction par le diaphragme d'un appareil photo : justifier le choix de la longueur d'onde, nommer le phénomène observé et ses paramètres, schématiser une expérience de diffraction,…
Tu peux aussi réviser par thème
Entraîne-toi sur un thème avec les exercices des sujets de toutes les années.
- Traitement de l'information : algorithmes et programmation · 18 exercices · 80 % de chances de tomber
- Actions mécaniques : statique et dynamique du solide · 19 exercices · 75 % de chances de tomber
- Chaîne d'information : capteurs, conditionnement et conversion analogique-numérique · 15 exercices · 75 % de chances de tomber
- Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs · 14 exercices · 75 % de chances de tomber
- Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement · 18 exercices · 65 % de chances de tomber
- Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires · 15 exercices · 65 % de chances de tomber