Sujets du Bac Sciences de l'Ingénieur 2022
Sujets du Bac de Sciences de l'Ingénieur 2022 : Métropole 1, Métropole 1 remplacement et Métropole 2. Avec le corrigé de chaque exercice.
Métropole France 1 (2022)
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 · Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs · 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
Après lecture de la présentation du système, donner deux arguments montrant que le NINO satisfait l'exigence « le produit doit donner une image moderne et valorisante ». - Exercice Sous-partie 1 - Systèmes asservis · Systèmes asservis : structure bouclée, correcteurs et performances
Questions 1.2, 1.3, 1.6 et 1.7 : étude de la boucle d'asservissement d'équilibre du transporteur NINO, choix du réglage du correcteur satisfaisant les exigences de stabilité et analyse du rejet de… - Exercice Sous-partie 1 - Cinématique et transmission · Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement
Questions 1.4 et 1.5 : étude cinématique du freinage d'urgence du transporteur NINO. Déterminer la nature du mouvement et l'accélération A pour une inclinaison de 30°, puis calculer la durée de… - Exercice Sous-partie 2 – Choix A : Validation de la soluti… · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide
Sous-partie 2 – Choix A : Validation de la solution de béquille (Questions 1.8 à 1.13) sur la cinématique du vérin, l'identification du modèle multiphysique, la détermination de la tension et du… - Exercice Sous-partie 2 – Choix B : Prédiction d’autonomie… · Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs
Sous-partie 2 – Choix B : Prédiction d'autonomie sur un parcours donné. Traitement des données d'un fichier GPX (latitude, longitude, élévation), calcul de pente et distance réelle, programmation en… - EXERCICE A – La panenka · Sciences physiques – Mouvement et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme
Exercice A : La panenka (10 points). Modélisation de la trajectoire du ballon lors du tir au but de Panenka par la 2e loi de Newton et équations horaires. Q1 : représenter les forces sur le ballon.… - EXERCICE B – La fermentation lactique du yaourt · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques
Étude expérimentale du refroidissement du lait lors de la fabrication d'un yaourt : sens du transfert thermique (Q1), variation d'énergie interne (Q2), établissement de l'équation différentielle et… - EXERCICE C – La physique du son sur un mobile mul… · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
Exercice de physique sur un smartphone : niveau d'intensité sonore, atténuation géométrique du son, interférences de deux sources sonores et vérification par la relation de l'interfrange (Q1 à Q9).
Métropole France 1 remplacement (2022)
Thèmes du sujet : Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide · 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 - Q1.1 - Analyse fonctionnelle · Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML
Donner au moins trois raisons, à l'aide du diagramme partiel des exigences, qui justifient la nécessité d'échanges à distance de nombreuses informations entre les soldats du feu et le robot Colossus. - Exercice Sous-partie 1 - Q1.2 à Q1.6 - Transmission de l'i… · Transmission de l'information : réseaux, protocoles, trames et modulation
Calculer la taille en octets de chaque image thermique non compressée et vérifier que le flux vidéo respecte le débit maximum (Q1.2). Calculer les pertes de propagation radio à 2450 MHz et 5200 MHz à… - Exercice Sous-partie 2 - Choix A · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide
Sous-partie 2 (choix A) : vérification des capacités de franchissement en pente du robot Colossus, modélisation statique (forces P, F_Sol/Robot, T_Câble/Robot sur un plan incliné), tracé des… - Exercice Sous-partie 2 - Choix B · Traitement de l'information : algorithmes et programmation
Sous-partie 2 (choix B) : identifier et calculer la flèche et la portée théoriques et expérimentales du jet d'eau du canon à eau (Q1.14-1.17), déterminer les valeurs numériques d'angle d'inclinaison… - Exercice A - Étude d'une frappe au football · Sciences physiques – Mouvement et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme
Exercice A : Étude d'une frappe au football portant sur le modèle de la chute libre parabolique, l'estimation de la vitesse initiale, la durée de vol, la portée par rapport aux dimensions du terrain,… - Exercice B - Le spa gonflable · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques
Exercice B portant sur le premier principe de la thermodynamique, les transferts thermiques et la loi phénoménologique de Newton appliqués à l'étude thermique d'un spa gonflable. - Exercice C - Qualité d'écoute d'une enceinte blue… · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
Exercice C – Qualité d'écoute d'une enceinte bluetooth (10 points). Étude des interférences acoustiques entre l'onde directe d'une enceinte bluetooth et l'onde réfléchie par un mur : conditions…
Métropole France 2 (2022)
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 · 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 - Exigences et inclinaison · Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML
Sous-partie 1 : Identification dans le diagramme des exigences des performances d'inclinaison (déclivité de +20% en montée, -10% en descente, précision 0,2%), puis expression de l'angle d'inclinaison… - Exercice Sous-partie 1 - Cinématique du simulateur de pente · Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement
Questions 1.3 à 1.6 : Analyse cinématique du mouvement d'inclinaison du vélo sur DR1, calcul des inclinaisons et déclivités réelles mesurées, écart d'altitude et influence de la hauteur de fixation h… - Exercice Sous-partie 1 - Chaîne d'acquisition de l'inclina… · Chaîne d'information : capteurs, conditionnement et conversion analogique-numérique
Questions 1.7 à 1.9 : Calculer le quantum q du CAN 8 bits et la plus petite tension Vs convertible. Calculer l'angle minimal de sortie θs, l'angle d'entrée θe du réducteur et le déplacement d de la… - Exercice Sous-partie 2 (choix A) - Exigences de mise en mo… · Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML
À partir du diagramme des exigences (figure 6), identifier deux performances en relation avec la mise en mouvement de l'ensemble {cycliste + vélo} et préciser les valeurs associées. - Exercice Sous-partie 2 (choix A) - Actions mécaniques et é… · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide
Questions 1.12 et 1.13 : Bilan des actions mécaniques sur le simulateur de pente et justification de la direction de la force en C. Représentation des forces sur DR3 et calcul analytique de… - Exercice Sous-partie 2 (choix A) - Modélisation multiphysi… · Modélisation multi-physique : grandeurs d'effort et de flux, exploitation des simulations
Questions 1.11, 1.14, 1.15 et 1.16 : Paramétrage du modèle multiphysique de la chaîne de puissance et exploitation des résultats de simulation temporelle (inclinaison et temps de réponse). - Exercice Sous-partie 2 (choix B) - Conditionnement et conv… · Chaîne d'information : capteurs, conditionnement et conversion analogique-numérique
Questions 1.17 à 1.19 : Étude du montage potentiométrique pour la mesure d'inclinaison, calcul de la variation de tension U_INC par pourcentage de pente, détermination du pas de conversion numérique… - Exercice Sous-partie 2 (choix B) - Algorithme de commande… · Traitement de l'information : algorithmes et programmation
Question 1.20 : Compléter l'algorithme gérant le mode manuel impulsionnel sur le document réponse DR4 en précisant les conditions limites, les ordres de commande (Marche, Sens) et les conditions… - Exercice Sous-partie 2 (choix B) - Transmission Bluetooth… · Transmission de l'information : réseaux, protocoles, trames et modulation
Sous-partie 2 (choix B) - Questions 1.21 à 1.23 : Décodage du signal d'une trame série type RS232 (code binaire, hexadécimal et caractère ASCII associé), détermination du nombre de bits N_bits par… - Exercice A - Valoriser l'énergie cinétique d'une… · Sciences physiques – Mouvement et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme
Exercice de sciences physiques portant sur la récupération de l'énergie cinétique d'une rame de métro parisien (ligne 14) : cinématique (phases du mouvement), puissance moyenne maximale récupérable… - Exercice B - Intervalle entre les buses d'une têt… · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
Exercice sur la mesure de la distance entre buses d'une tête d'impression jet d'encre : par observation à la loupe binoculaire (a1), puis par méthode interférentielle laser (a2, ia, incertitude,… - Exercice C - Étude d'un système de refroidissemen… · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques
Étude d'un système de refroidissement pour microprocesseur : sens du transfert thermique, calcul de la résistance thermique et de l'épaisseur de la pâte thermique, étude qualitative du coefficient de…
Métropole France 2 remplacement (2022)
Thèmes du sujet : Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide · Traitement de l'information : algorithmes et programmation · 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 - Besoin et performances de déplace… · Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement
Étude cinématique et géométrique des déplacements du bras B2 : nature de la liaison J2, trajectoires des points D0 et D1 sur DR1, calcul de l'angle α, du nombre d'impulsions moteur et validation de… - Exercice Sous-partie 2 (choix A) - Validation de la capaci… · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide
Validation de la capacité du robot à déplacer une charge: compléter le document DR2 avec les actions mécaniques (Q1.9), écrire l'équation des moments et calculer Cbras (Q1.10), calculer Cmoteur… - Exercice Sous-partie 2 (choix B) - Programmes de contrôle… · Traitement de l'information : algorithmes et programmation
Sous-partie 2 (choix B) - Programmes de contrôle du robot : analyse temporelle de la réalisation d'un cocktail (Q1.16, Q1.17 sur DR3), calcul des doses de sirop contenues dans une bouteille et choix… - Exercice A - Mesure de la taille des mailles d'un… · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
Expériences de diffraction (fente simple) et d'interférences (double fente puis tissu d'un masque) : identifier les phénomènes physiques, calculer une longueur d'onde moyenne et la comparer à la… - Exercice B - La trajectoire du satellite SOHO · Sciences physiques – Mouvement dans un champ de gravitation : satellites et lois de Kepler
Exercice B : satellite SOHO en orbite héliocentrique au point L1. Q1 justifier le mouvement uniforme (repère de Frénet) ; Q2 montrer que la période de SOHO égale celle de la Terre (argument… - Exercice C - Protection des pompiers par leur man… · Sciences physiques – Énergie : premier principe et transferts thermiques
Exercice sur la protection thermique des pompiers par leur manteau : modes de transfert thermique, calcul de résistances thermiques, flux thermique à travers le manteau et commentaires sur les…
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