Sciences de l'ingénieur / Technologie - systèmes, chaînes et transmission
L'épreuve de sciences de l'ingénieur et technologie du Concours Avenir vérifie la capacité à décrire et quantifier un système technique réel : à quoi il sert, comment l'énergie et l'information circulent, comment le mouvement se transmet, quelles grandeurs mécaniques le dimensionnent. Le format QCM impose des calculs courts et une lecture précise des schémas ; les questions portent sur l'analyse fonctionnelle, les chaînes d'énergie et d'information, la cinématique, la statique, l'énergétique, les automatismes et les bases du dessin technique.
Le socle à maîtriser
- Analyse fonctionnelle : bête à cornes (à qui rend-il service ? sur quoi agit-il ? dans quel but ?), diagramme pieuvre, fonctions principales et contraintes, cahier des charges.
- Chaîne d'information : acquérir (capteur), traiter (automate, microcontrôleur), communiquer. Chaîne d'énergie : alimenter, distribuer (préactionneur), convertir (actionneur), transmettre.
- Cinématique : ω = 2πn/60, v = Rω, rapport de transmission r = ωsortie/ωentrée = (Zmenante)/(Zmenée), égal au produit des rapports en cascade.
- Statique : principe fondamental, résultante nulle et moment nul, moment d'une force M = F·d, isolement d'un solide.
- Énergétique : puissance absorbée / utile, rendement η = Pu/Pa, rendement global = produit des rendements.
- Automatismes : logique combinatoire (ET, OU, NON), équations de sortie, Grafcet, capteurs TOR ou analogiques.
- Technologie : vues orthogonales, traits forts et traits interrompus, cotation, familles de matériaux et procédés d'obtention.
Exemple rédigé
Un moteur tourne à 1500 tr·min⁻¹ et entraîne une poulie de 60 mm qui commande une poulie de 120 mm ; un réducteur de rapport 1/10 suit, puis un tambour de diamètre 200 mm. Fréquence de sortie : n = 1500 × (60/120) × (1/10) = 75 tr·min⁻¹. Pulsation : ω = 2πn/60 = 2π × 75/60 ≈ 7,85 rad·s⁻¹. Vitesse linéaire du tambour : v = Rω = 0,1 × 7,85 ≈ 0,79 m·s⁻¹. L'erreur typique est d'inverser menante et menée : elle donnerait 1500 × 2 × (1/10) = 300 tr·min⁻¹, soit un facteur 4 sur la vitesse finale.
Les pièges qui coûteront des points
- Inverser poulie menante et poulie menée dans le rapport de transmission.
- Multiplier par le rendement au lieu de le faire diviser, ou oublier qu'en cascade les rendements se multiplient.
- Mélanger tr·min⁻¹ et rad·s⁻¹ : le facteur 2π/60 est systématiquement oublié.
- Confondre force, moment et couple dans un calcul de statique.
- Appliquer le PFS sans avoir défini le système isolé et le bilan complet des actions mécaniques.
- Lire une cote ou une échelle sur un dessin sans vérifier l'unité indiquée.