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Sujet zéro. support pluritechnique authentique outils scientifiques et technologiques chaque partie conclusion valide la démarche les objectifs sont annoncés.

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1 Sujet zéro

2 support pluritechnique authentique outils scientifiques et technologiques chaque partie conclusion valide la démarche les objectifs sont annoncés la dernière partie : synthèse problématique générale problématiques techniques

3 Les auteurs Les candidats modéliser, analyser calculer argumenter conclure Domaine du client Domaine de la simulationDomaine du laboratoire Valider les performances Créer et vérifier le modèle le modèle Prédire le comportement Compétences à évaluer Indicateurs de performance

4 1 sujet 2 versions 1 sujet 2 versions Sujets & « bonnes copies »

5 Contexte Ce chef-dœuvre est aujourdhui menacé. Au fil des siècles et des interventions humaines, la sédimentation sest accentuée autour du Mont : poldérisation, réalisation de la digue-route, construction du barrage équipé de portes-à-flot… Petit à petit, la mer recule, terre et prés salés progressent. Un parking au pied des remparts dénature le paysage maritime depuis plus de 50 ans. À lhorizon 2040, si rien nest entrepris, le Mont-Saint-Michel sensablera irrémédiablement et sera entouré de prés salés. Pourquoi? vue du Mont-Saint-Michel au caractère maritime rétabli

6 Solutions envisagées Solutions envisagées Supprimer les parkings au pied du mont Construction dun barrage sur le fleuve Création dune passerelle Létude proposée ici permet de vérifier que le barrage, opérationnel depuis 2009, répond à lobjectif général de son cahier des charges:

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9 Objectif : analyser le besoin à lorigine de la conception du barrage et comparer la solution retenue avec une autre solution possible. Questionnement -Calcul de volume de désensablage -Calcul de limpact environnemental du projet (bilan carbone de 2 solutions envisagées). Commentaire Faire réfléchir les candidats sur les deux solutions envisagées, les amener à voir la pertinence de chaque solution choisie. Version1-2

10 Objectif : - analyser la solution retenue pour créer et réguler un flux d'eau capable de repousser les sédiments au-delà du Mont-Saint-Michel. Questionnement Fonctionnement séquentiel du barrage (5 phases détaillées, indiquer sur chaque étape la phase correspondante) GRAFCET fourni -Calcul de débit de chasse Commentaire Comprendre comment le phénomène de chasse est réalisé. Comprendre le séquencement du fonctionnement dune vanne (interaction chaîne dinformation et chaîne dénergie). Version1-2 Domaine du client Domaine du laboratoire Valider les performances

11 Objectif : - analyser la solution retenue pour créer et réguler un flux d'eau capable de repousser les sédiments au-delà du Mont-Saint-Michel. Questionnement -Analyse de résultats de simulation du comportement de leau (vitesse du fluide) en fonction de la forme des piles. - Justifier le choix de la forme elliptique du nez, rendant lécoulement régulier (6m/s) entre les piles, donc favorise le phénomène de chasse. - Vérifier que le candidat est capable dinterpréter les résultats de simulation et proposer une argumentation. Version1

12 Objectif : - analyser la solution retenue pour créer et réguler un flux d'eau capable de repousser les sédiments au-delà du Mont-Saint-Michel. Questionnement Détection et codage de la position des vannes Le système de manœuvre des vannes est asservi en position, ce type de commande rend nécessaire lusage de capteur de position angulaire de la vanne par rapport à la pile (transmission par bus CAN). -choix technologique : inclinomètre -Paramétrage du bus CAN à laide de documents techniques Consigne ouverture/fermeture des vannes -Compléter un algorithme de fonctionnement des vannes Version1

13 Objectif de cette partie : -vérifier le dimensionnement de la solution technique qui permet dassurer le maintien en position des paliers de vannes sur les piles en béton; - mettre en évidence les contraintes dans le béton liées à cette solution. Version1

14 Questionnement -Calcul de laction (précharge) dans les tirants (2 modèles précisés, principe de superposition, PFD, théorème précisé) - Détermination de la pression de contact entre le palier et la structure béton (deux modélisations) Objectif de cette partie : -vérifier le dimensionnement de la solution technique qui permet dassurer le maintien en position des paliers de vannes sur les piles en béton; - mettre en évidence les contraintes dans le béton liées à cette solution. Commentaire Vérifier que la précharge est suffisante pour maintenir lappui plan. Vérifier que la pression de contact est inférieure à la pression admissible du béton.

15 Objectif de cette partie : -modéliser et simuler les chaînes d'énergie et d'information liées à la tâche « manœuvrer une vanne » pour valider les choix des concepteurs et prévoir son comportement dans les différentes situations du cahier des charges ; - vérifier la capacité opérationnelle du barrage en cas de coupure du réseau Questionnement - Détection et codage de la position angulaire des vannes (choix technologique fourni) - Compléter un algorigramme (fonctionnement partiel du système de manœuvre) Version2 Commentaire Lecture et analyse du document technique, comprendre le fonctionnement du système.

16 Objectif de cette partie : -modéliser et simuler les chaînes d'énergie et d'information liées à la tâche « manœuvrer une vanne » pour valider les choix des concepteurs et prévoir son comportement dans les différentes situations du cahier des charges ; - vérifier la capacité opérationnelle du barrage en cas de coupure du réseau Questionnement Etude de laction de leau sur la vanne : - Expression de laction de leau sur une surface élémentaire, -Déterminer le moment de laction élémentaire de leau sur la vanne -Déduire le torseur de laction globale de leau en un point de laxe de rotation. pas dinfluence sur la dynamique de fonctionnement -Expression du torseur (expression de la résultante fournie) Version2

17 Objectif de cette partie : -modéliser et simuler les chaînes d'énergie et d'information liées à la tâche « manœuvrer une vanne » pour valider les choix des concepteurs et prévoir son comportement dans les différentes situations du cahier des charges ; - vérifier la capacité opérationnelle du barrage en cas de coupure du réseau Questionnement Vérification de la capacité de lalimentation de secours en cas de rupture du réseau - Calcul et analyse de puissances électriques, - analyse et conclusion en cas de rupture du réseau, comparaison au cdcf. Version2 Domaine du client Domaine du laboratoire Valider les performances

18 Objectif de cette partie : - analyser des écarts entre les niveaux des critères mesurant la performance du barrage. Questionnement Analyse dun modèle dynamique multiphysique -Compléter les flux dans les chaînes dénergie et dinformation -Analyse du modèle multiphysique (analogie entre les domaines) Version1-2

19 Objectif de cette partie : - analyser des écarts entre les niveaux des critères mesurant la performance du barrage. Questionnement Analyse des écarts lors dune journée dexploitation Version1-2 Domaine du client Domaine du laboratoire Valider les performances

20 Objectif de cette partie : - analyser des écarts entre les niveaux des critères mesurant la performance du barrage. Questionnement Construire un modèle dynamique multiphysique -Analyse des écarts lors dune journée dexploitation Version1-2

21 Objectif de cette partie : - proposer une synthèse du travail réalisé. Questionnement - Estimation de lefficacité du barrage (deux images de la topographie du lieu) - Validation des choix des concepteurs du projet par rapport à la problématique du sujet. V ersion

22 A - Analyser A1 - Analyser le besoin Définir le besoin, définir les fonctions de service, identifier les contraintes, traduire un besoin fonctionnel en problématique technique La fonction globale est clairement précisée Q21 Les fonctions de service sont définies sans omission Les contraintes principales sont identifiées Q1Q2 Les contraintes sont ordonnées La problématique technique est énoncée sans ambiguïté Q21 A2 - Analyser le système Identifier et ordonner les fonctions techniques qui réalisent les fonctions de services et respectent les contraintes, identifier les éléments transformés et les flux, décrire les liaisons entre les blocs fonctionnels Les fonctions techniques sont identifiées sans omission et correctement ordonnancées Q3 Les flux et éléments transformés sont précisés Q3Q14 La frontière de l'étude est définie Les blocs fonctionnels sont identifiés Les liaisons entre les blocs fonctionnels sont décrites en conformité avec la nature des échanges Q5Q14 Identifier lorganisation structurelle, identifier les matériaux des constituants et leurs propriétés en relation avec les fonctions et les contraintes L'organisation structurelle est définie Les familles de matériaux sont identifiées Les propriétés essentielles des matériaux constitutifs du système sont identifiées Les choix des matériaux constitutifs du système sont validés en regard de leur utilisation A3 - Caractériser des écarts Comparer les résultats expérimentaux avec les critères du cahier des charges et interpréter les écarts, comparer les résultats expérimentaux avec les résultats simulés et interpréter les écarts, comparer les résultats simulés avec les critères du cahier des charges et interpréter les écarts Le modèle de simulation est conçu ou complété et validé de manière pertinente Q20Q11 Les critères essentiels du cahier des charges pouvant caractériser les écarts sont extraits Les écarts sont quantifiés et expliqués en regard des données disponibles Q4Q12Q17Q19Q20 B - Modéliser B1 - Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un modèle Définir, justifier la frontière de tout ou partie dun système et répertorier les interactions et choisir les grandeurs et les paramètres influents en vue de les modéliser La frontière de l'étude est définie et justifiée Les flux sont précisés (nature, grandeurs) Q4 Un bilan énergétique du système est réalisé Q13 Les interactions sont correctement qualifiées Q6Q10 Les principaux facteurs influents sur le comportement du système sont identifiés précisément Q4Q15Q16Q19 B2 - Proposer ou justifier un modèle Associer un modèle à un système ou à son comportement, préciser et justifier les limites de validité du modèle envisagé Le modèle proposé est justifié Q12Q16 Les paramètres sont choisis judicieusement Q18 Les hypothèses simplificatrices sont précisées et justifiées Q20Q11 B3 - Résoudre et simuler Choisir et mettre en œuvre une méthode de résolution La méthode de résolution choisie est pertinente en regard du problème posé La méthode de résolution est mise en œuvre sans erreur Q7Q8Q9Q12

23 - Bon niveau de réflexion - Rupture dans lapproche par rapport aux sujets précédents - Mener une réflexion, tirer des conclusions de résultats - Répondre à des problématiques techniques - Evaluation de la stratégie de résolution du candidat - Méthodes de calcul connues et appliquées - Pour élèves : entrainement pour développer une méthodologie de travail MODÈLEREPÈRE


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