Sciences de l'ingénieur / Technologie
L'épreuve de sciences de l'ingénieur (ou de technologie pour les bacs STI2D) évalue la capacité à lire un système pluritechnique : analyser son besoin, décoder les diagrammes SysML, suivre la chaîne d'énergie et la chaîne d'information, puis calculer les grandeurs de transmission et de puissance. Aucun logiciel n'est requis ; ce sont les modèles, les unités et les ordres de grandeur qui sont sanctionnés.
Analyser le besoin et les exigences
- Bête à cornes : à qui le système rend-il service, sur quoi agit-il, dans quel but ?
- Diagramme pieuvre : fonctions principales (liées au besoin) et fonctions contraintes (liées au milieu et aux normes).
- Diagramme des exigences SysML : identifiant, critère d'évaluation, valeur cible et éventuelle tolérance.
Chaîne d'énergie et chaîne d'information
- Énergie : alimenter → distribuer → convertir → transmettre.
- Information : acquérir → traiter → communiquer.
- Le rendement global d'une chaîne est le produit des rendements de chaque étage, il ne s'additionne pas.
Transmission de mouvement et puissance
- Rapport de transmission r = ω(sortie)/ω(entrée) = Z(menante)/Z(menée) pour un engrenage simple ; r < 1 pour un réducteur.
- Relation v = R·ω entre vitesse linéaire et vitesse angulaire ; puissance P = C·ω ; énergie E = P·t.
Exemple rédigé
Un moteur délivre un couple C = 2,0 N·m à 1500 tr/min ; le réducteur a un rendement de 0,80 et un rapport r = 1/5. On convertit d'abord : ω = 1500 × 2π/60 ≈ 157 rad/s, donc P = C·ω ≈ 314 W. La puissance utile en sortie vaut 0,80 × 314 ≈ 251 W. La vitesse de sortie est ω' = 157/5 ≈ 31,4 rad/s, et le couple disponible C' = P'/ω' ≈ 251/31,4 ≈ 8,0 N·m : le réducteur divise la vitesse et multiplie le couple, en perdant 20 % de puissance.
Pièges qui coûtent des points
- Mélanger tr/min et rad/s dans P = C·ω : c'est l'erreur la plus fréquente.
- Oublier le rendement, ou l'additionner au lieu de le multiplier.
- Confondre fonction principale et fonction contrainte dans le cahier des charges.
- Lire une valeur cible comme une valeur mesurée, ou ignorer la tolérance associée.
- Confondre chaîne d'énergie et chaîne d'information dans un diagramme de blocs internes.