Sujets du Bac Sciences de l'Ingénieur 2024
Sujets du Bac de Sciences de l'Ingénieur 2024 : Métropole 1, Métropole 1 remplacement et Métropole 2. Avec le corrigé de chaque exercice.
Métropole France 1 (2024)
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 et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
- Question 1.1 · Analyse fonctionnelle et structurelle : ingénierie système et diagrammes SysML
À partir du diagramme des exigences (figure 4), identifier l'exigence en relation avec la masse de la personne à lever et préciser la valeur de la masse maximale de l'individu pouvant être relevé. - Exercice Questions 1.2 à 1.5 · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide
Sous-partie 1 : Questions 1.2 à 1.5. Étude statique du siège de relevage : tracé des actions mécaniques sur DR1 (Q1.2), équations du PFS (résultante sur y et moment en A sur z) (Q1.3), démonstration… - Question 1.6 · Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement
Exprimer le couple moteur C_moteur en fonction de C_pm1, eta_global et R_global, puis calculer sa valeur numérique pour relever une personne de 150 kg. - Question 1.7 · Validation des performances et analyse des écarts
En prenant Cmoteur = 0,104 N·m et à l'aide des données de la figure 8, conclure sur la capacité du moteur à relever une personne de 150 kg. - Exercice Questions 1.8 à 1.10 · Modélisation multi-physique : grandeurs d'effort et de flux, exploitation des simulations
Questions 1.8 à 1.10 : Relevé de la valeur maximale du couple Cpm1 (figure 10) et complétion du document réponse DR2 avec les paramètres du modèle multiphysique. Relevé sur la figure 12 de Imoteur1… - Exercice Questions 1.11 et 1.12 · Validation des performances et analyse des écarts
Question 1.11 : Relever la durée de la levée de la personne à 75 kg (t_montée réel). Évaluer les écarts relatifs entre valeurs simulées et réelles du courant et du temps de montée, puis conclure sur… - Exercice Questions 1.13 et 1.14 · Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs
Calculer les quantités d'électricité consommées par cycle (montée et descente en A·s et A·h), montrer que Qtotale = 0,042 A·h, puis déterminer Qdisponible et le nombre de cycles possibles pour… - Exercice Questions 1.15 à 1.17 · Chaîne d'information : capteurs, conditionnement et conversion analogique-numérique
Étude de l'adaptation de tension par pont diviseur (calcul de R1 pour Utest = Ubatt/3), calcul du quantum du CAN 10 bits et complétion du tableau DR3 (valeurs de Utest, Ncalculé et N entier pour 60 %… - Exercice Questions 1.18 et 1.19 · Traitement de l'information : algorithmes et programmation
Questions 1.18 et 1.19 : Compléter les listes d'états logiques des leds et la temporisation pour la gestion du niveau de charge (DR3), puis écrire en syntaxe Python l'équation logique de montée du… - Question 1.20 · Validation des performances et analyse des écarts
Au regard des réponses des questions 1.15 à 1.19, conclure sur la capacité du siège de relevage à répondre aux exigences des critères indiquées par les Id « 3.1 », Id « 3.2 » et Id « 4.3 » de la… - Exercice A - Galaxie d'Andromède · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
Étude de l'effet Doppler appliqué à la lumière émise par la galaxie d'Andromède (raie Hα, λ0=656,3 nm) : décrire qualitativement l'effet Doppler ; montrer que f_reçue = f_émise/(1-v/c) ; vérifier… - Exercice B - Le curling · Sciences physiques – Mouvement et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme
Le curling : une pierre de masse 20 kg est poussée par une force horizontale constante F=35 N pendant t1=2,0 s puis lâchée au point O, avec un coefficient de frottement μ=0,020. Il faut : Q1 faire le…
Métropole France 1 remplacement (2024)
Thèmes du sujet : 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 · Sciences physiques – Mouvement et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
- Exercice Sous-partie 1 - Énergie et autonomie · Énergie, puissance et autonomie des accumulateurs
Questions 1.1, 1.2, 1.4, 1.5, 1.6 et 1.7 : Bilan énergétique et validation de l'autonomie du robot Boby lors d'un cycle de déplacement (durées, puissances, énergies de déplacement et de levage,… - Exercice Sous-partie 1 - Chaîne de puissance mécanique · Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement
Calculer la vitesse de rotation de la roue motrice w_roue, la vitesse du moteur w_m et le courant absorbé par le moteur I_m. - Exercice Sous-partie 2 - Cinématique et chaîne de puissance · Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement
Questions 1.8, 1.11, 1.12 et 1.13 : Analyse cinématique du profil de vitesse, calculs de couple et de puissance mécanique du moteur. - Exercice Sous-partie 2 - Actions mécaniques et dynamique · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide
Caractérisation des liaisons en A et B entre le sol et les roues du robot dans l'hypothèse d'un modèle plan. Identification de l'équation issue du principe fondamental de la dynamique pour l'ensemble… - Exercice Sous-partie 3 - Chaîne d'acquisition de la tempér… · Chaîne d'information : capteurs, conditionnement et conversion analogique-numérique
Questions 1.14 à 1.18 : Étude de la chaîne d'acquisition de la température de la batterie du robot : nature du signal, sensibilité du capteur et tensions extrêmes, mise en équation du conditionneur,… - Exercice Sous-partie 3 - Logique de commande et suivi de l… · Traitement de l'information : algorithmes et programmation
Questions 1.19 et 1.20 : Élaboration de la table de commande des moteurs et du buzzer selon l'état des capteurs optiques (Cas 1 à 4) sur le document réponse DR1, puis complétion de l'algorigramme de… - Partie 2 - Exercice A : Le jeu du palet · Sciences physiques – Mouvement et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme
Étude énergétique du lancer d'un palet (jeu du palet) : Q1 donner les expressions de Ec, Epp et Em ; Q2 identifier chaque courbe du graphique des énergies en fonction du temps ; Q3 interpréter le… - Partie 2 - Exercice B : Micro-usinage par interfé… · Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires
Questions Q1 à Q6 : Analyse des interférences à deux et trois faisceaux laser pour la texturation de surface.
Métropole France 2 (2024)
Thèmes du sujet : 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 · Systèmes asservis : structure bouclée, correcteurs et performances · Validation des performances et analyse des écarts · Sciences physiques – Mouvement et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme · Sciences physiques – Description de la lumière par un flux de photons
- Exercice Sous-partie 1 - Chaîne de puissance mécanique · Chaîne de puissance mécanique : cinématique et transmission de mouvement
Questions 1.1, 1.5 et 1.6 : Préciser le nom, l'axe et le mouvement de la liaison entre S1 et S0 ; calculer la vitesse angulaire en sortie du réducteur omega_MR1 et la vitesse de rotation moteur N_M1… - Exercice Sous-partie 1 - Actions mécaniques · Actions mécaniques : statique et dynamique du solide
À l'aide de la figure 4, en appliquant le théorème du moment statique au point O en projection sur z appliqué à S1, montrer que le couple CMR1 est égal à 37,7 N·m. - Exercice Sous-partie 1 - Validation des performances · Validation des performances et analyse des écarts
Questions 1.3, 1.4 et 1.7 : relever le couple maximal expérimental et sa position angulaire sur la courbe, calculer l'écart relatif avec la modélisation et identifier les origines des écarts, puis… - Exercice Sous-partie 2 - Modélisation multi-physique · Modélisation multi-physique : grandeurs d'effort et de flux, exploitation des simulations
Questions 1.8 et 1.11 : calcul de dec_angle en radians, du coefficient de conversion K pour obtenir la vitesse en °/min à partir de rad/s, et du rapport cyclique de la commande MLI. - Exercice Sous-partie 2 - Systèmes asservis · Systèmes asservis : structure bouclée, correcteurs et performances
Compléter le Bloc A du document réponse DR1 en indiquant les signes permettant de modéliser la régulation de compensation statique (signe pour UV et pour Ucompens). - Exercice Sous-partie 2 - Validation des performances · Validation des performances et analyse des écarts
Questions 1.9, 1.12 et 1.13 portant sur le calcul en pourcentage de la chute de vitesse angulaire maximale en boucle ouverte et avec compensation statique, ainsi que la conclusion quant au respect du… - Exercice Sous-partie 3 - Algorithmes et programmation · Traitement de l'information : algorithmes et programmation
Questions 1.14, 1.15 et 1.16 : Compléter l'algorithme de réglage de la limite angulaire inférieure (DR2) : ligne 8 (valeur de L_BASSE), ligne 15 (appel de la fonction de lecture du clavier) et ligne… - Exercice Sous-partie 3 - Chaîne d'information · Chaîne d'information : capteurs, conditionnement et conversion analogique-numérique
Étude de la chaîne d'acquisition de la position angulaire (potentiomètre, quantum et conversion analogique-numérique pour des angles de 20° et 180°). - Exercice Sous-partie 3 - Transmission de l'information · Transmission de l'information : réseaux, protocoles, trames et modulation
Questions 1.18 et 1.19 : Calcul du nombre d'octets enregistrés pour la durée prescrite (1 mois de 30 jours, 4 exercices/jour) et vérification de la capacité de la clé USB de 2 Go. Calcul du temps de… - Exercice Sous-partie 3 - Validation des performances · Validation des performances et analyse des écarts
Question 1.20 : Conclure sur la possibilité qu'offre l'attelle de rééducation à assurer le suivi d'un patient sur le long terme. - Partie 2 - Exercice A · Sciences physiques – Mouvement et deuxième loi de Newton dans un champ uniforme
Étude de l'accélérateur linéaire de protons pour la protonthérapie : exprimer et calculer la force électrique subie par le proton, représenter les vecteurs champ et force sur un schéma, justifier les… - Partie 2 - Exercice B · Sciences physiques – Description de la lumière par un flux de photons
Questions Q1 à Q8 : étude du fonctionnement et des performances d'un chargeur solaire portable (effet photoélectrique, calcul de fs et lambda_s, estimation du temps de charge, calcul de la puissance…
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- Sciences physiques – Ondes et signaux : intensité sonore, atténuation et phénomènes ondulatoires · 15 exercices · 65 % de chances de tomber