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Accueil > Épreuve de Spécialité sciences de l'ingénieur - septembre 2021 - Métropole

publié le 03 oct 2021 par François PESCHEUX [1]

EcoDark [2]
[3]

Groupe principal

Description

Partie 1 : Sciences de l’ingénieur

 

VÉHICULE PROTOTYPE ÉCODARK

Mise en situation

Le « Challenge ÉducÉco » est une compétition automobile, organisée en France depuis 2009 par l'Association pour le Développement d’Épreuves Éducatives sur l’Écomobilité (AD3E). Ce challenge est basé sur les économies d'énergie liées à l’usage des véhicules. Son objectif est de parcourir le plus de kilomètres avec la plus faible quantité d’énergie possible, sur des véhicules innovants.

Les véhicules utilisent les carburants ou types d'énergies suivants : l’essence sans plomb 95 (EU), le diesel, le bio méthane, l’ester méthylique d'acide gras (100% FAME), l’éthanol E100 (100% Éthanol), l’hydrogène liquide, l’énergie électrique embarquée sur batterie chargée à partir du réseau électrique national.

Deux types de véhicules sont autorisés à concourir :

  • les éco-citadins semblables aux véhicules routiers classiques dans leur aspect comme dans leur technique, en ayant pour objectif les préoccupations habituelles du transport de personnes ;
  • les prototypes pour lesquels la quantité d’énergie utilisée pendant la course constitue le critère le plus important. Cette catégorie entend favoriser le maximum d’innovation technique avec le moins de contraintes possible. Le classement est effectué par type d’énergie utilisé.

Le slogan du « Challenge ÉducÉco » est : « la course à l'innovation pour une mobilité durable ».

Constitution du sujet 

La sous-partie 1 est à traiter obligatoirement par tous les candidats.

Les candidats devront choisir de traiter seulement l’une des 2 sous parties suivantes :

- la sous-partie 2 (choix 1),

- la sous-partie 3 (choix 2).

 

Sous-partie 1 À traiter obligatoirement

Présentation du véhicule prototype « ÉcoDark »


L’objectif de cette sous-partie est d’identifier les performances attendues du véhicule prototype ÉcoDark ainsi que la structure de sa chaîne de puissance.


 

Sous-partie 2 Choix 1

Réduire la consommation énergétique du véhicule


L’objectif de cette sous-partie est de modéliser le véhicule en situation de course réelle afin de déterminer les paramètres qui influent sur sa consommation et de valider les performances du moteur électrique choisi.



Sous-partie 3 Choix 2

Réduire la consommation énergétique du véhicule


L’objectif de cette sous-partie est d’évaluer les performances du logiciel permettant de renseigner le pilote sur la consommation électrique et la vitesse du véhicule.



Partie 2 : Sciences physiques


Traiter 2 exercices au choix parmi les 3 proposés.
 
(Exercices    Mots-clés)


A.    En orbite autour de la Lune    Repère de Frenet ; deuxième loi de Newton ; mouvement circulaire ; loi de Kepler.  


    


B.    Isolation thermique    Flux thermique ; résistance thermique ; loi de Newton. 


   


C.    Appareil photographique    Propriétés des ondes lumineuses.   


 

Compétences évaluées
  • Référentiels par compétences [4]
    • Bac Scientifique [5]
      • Spécialité SI-Sciences de l'ingénieur [6]
        • C1 - INNOVER [7]
          • C1.2 - Rompre avec l’existant.Améliorer l’existant [8]
          • C1.3 - Élaborer une démarche globale d'innovation [9]
          • C1.4 - Imaginer une solution originale appropriée et esthétique [10]
          • C1.5 - Représenter une solution originale [11]
          • C1.6 - Matérialiser une solution virtuelle [12]
        • C2 - ANALYSER [13]
          • C2.1 - Analyser le besoin l’organisation matérielle et fonctionnelle d’un produit par une démarche d’ingénierie système [14]
          • C2.2 - Caractériser la puissance et l’énergie nécessaire au fonctionnement d’un produit ou d’ un système [15]
          • C2.3 - Repérer les échanges d’énergie sur un diagramme structurel [16]
          • C2.4 - Analyser la réversibilité d’un élément de la chaîne de puissance [17]
          • C2.5 - Analyser le traitement de l’information [18]
          • C2.6 - Analyser le comportement d’un objet à partir d’une description à événements discrets [19]
          • C2.7 - Analyser et caractériser les échanges d’information d’un système avec un réseau de communication [20]
          • C2.8 - Analyser les principes de modulation et démodulation numériques [21]
          • C2.9 - Analyser les principaux protocoles pour un réseau de communication et les supports matériels [22]
          • C2.10 - Analyser le comportement d’un système asservi [23]
          • C2.11 - Analyser les charges appliquées à un ouvrage une structure [24]
          • C2.12 - Analyser des résultats d’expérimentation et de simulation [25]
          • C2.13 - Quantifier les écarts de performances entre les valeurs attendues, les valeurs mesurées et les valeurs obtenues par simulation [26]
          • C2.14 - Rechercher et proposer des causes aux écarts de performances constatés. Valider les modèles établis pour décrire le comportement d’un objet [27]
        • C3 - MODÉLISER ET RÉSOUDRE [28]
          • C3.1 - Proposer et justifier des hypothèses ou simplification en vue d’une modélisation [29]
          • C3.2 - Caractériser les grandeurs physiques en entrées/sorties d’un modèle multi-physique traduisant la transmission de puissance [30]
          • C3.3 - Associer un modèle aux composants d’une chaîne de puissance [31]
          • C3.4 - Traduire le comportement attendu ou observé d’un objet [32]
          • C3.5 - Traduire un algorithme en un programme exécutable [33]
          • C3.6 - Modéliser sous une forme graphique une structure, un mécanisme ou un circuit [34]
          • C3.7 - Modéliser les mouvements et les actions mécaniques [35]
          • C3.8 - Caractériser les échanges d’informations [36]
          • C3.9 - Associer un modèle à un système asservi les capteurs [37]
          • C3.10 - Utiliser les lois et relations entre les grandeurs effort et flux pour élaborer un modèle de connaissance [38]
          • C3.11 - Déterminer les grandeurs flux (courant) et effort (tension) dans un circuit électrique [39]
          • C3.12 - Déterminer les actions mécaniques (inconnues statiques de liaisons ou action mécanique extérieure) menant à l’équilibre statique d’un mécanisme, d’un ouvrage ou d’une structure [40]
          • C3.13 - Déterminer les grandeurs géométriques et cinématiques d’un mécanisme [41]
          • C3.14 - Déterminer la grandeur flux (vitesse linéaire ou angulaire) lorsque les actions mécaniques sont imposées [42]
          • C3.15 - Déterminer la grandeur effort (force ou couple) lorsque le mouvement souhaité est imposé [43]
          • C3.16 - Quantifier les performances d’un objet réel ou imaginé en résolvant les équations qui décrivent le fonctionnement théorique [44]
        • C4 - EXPÉRIMENTER ET SIMULER [45]
          • C4.6 - Modifier les paramètres influents et le programme de commande en vue d’optimiser les performances du produit [46]
        • C5 - COMMUNIQUER [47]
          • C5.1 - Présenter un protocole, une démarche, une solution en réponse à un besoin. Présenter et formaliser une idée [48]
          • C5.2 - Rendre compte de résultats [49]
          • C5.3 - Collecter et extraire des données. Comparer, traiter, organiser et synthétiser les informations pertinentes [50]
          • C5.4 - Documenter un programme informatique [51]
Fichiers et liens
Fichier sujet modifiable 21-SCIPCJ2ME3 [52]
Icône PDF Sujet 21-SCIPCJ2ME3 [53]
Fichier 21-SCIPCJ2ME3 éléments cor [54]
 

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Liens
[1] https://sti.eduscol.education.fr/utilisateurs/francois-pescheux?node=13858 [2] https://sti.eduscol.education.fr/system/files/images/concours-examens/13858/13858-paste-1633267682.png [3] https://sti.eduscol.education.fr/system/files/images/concours-examens/13858/13858-multiphysique.png [4] https://sti.eduscol.education.fr/referentiel-competences/referentiels-par-competences [5] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences/bac-scientifique [6] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique/specialite-si-sciences-de-lingenieur [7] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur/c1-innover [8] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c1-innover/c12 [9] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c1-innover/c13 [10] 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https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-et-1 [32] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-et-2 [33] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-et-3 [34] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-et-4 [35] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-et-5 [36] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-et-6 [37] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-et-7 [38] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-et-8 [39] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-et-9 [40] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-10 [41] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-11 [42] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-12 [43] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-13 [44] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c3-modeliser-14 [45] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur/c4-experimenter [46] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c4-experimenter-5 [47] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur/c5-communiquer [48] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c5-communiquer [49] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c5-communiquer-0 [50] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c5-communiquer-1 [51] https://sti.eduscol.education.fr/referentiels-par-competences-bac-scientifique-specialite-si-sciences-de-lingenieur-c5-communiquer-2 [52] https://sti.eduscol.education.fr/sites/eduscol.education.fr.sti/files/concours-examens/13858/13858-21-scipcj2me3.docx [53] https://sti.eduscol.education.fr/sites/eduscol.education.fr.sti/files/concours-examens/13858/13858-21-scipcj2me3.pdf [54] https://sti.eduscol.education.fr/sites/eduscol.education.fr.sti/files/concours-examens/13858/13858-21-scipcj2me3c-parties-1-et-2-bac-sujet-si-ecodark-corrige.docx