SPORT, SANTE ET TECHNOLOGIE

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1 SPORT, SANTE ET TECHNOLOGIE
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER Thème d’étude: SPORT, SANTE ET TECHNOLOGIE ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE LORS D’UNE ACTIVITE SUR UN STEPPER SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

2 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER PLAN DE LA PRESENTATION DE L’ETUDE DE CAS 1 - Question sociétale – problématique – problèmes techniques 2 - Origine, objectifs et fil directeur de l’étude 3 - Contenus des différentes activités composant l’étude 4 - Modalités d’organisation des différentes activités 5 - Bilan des centres d’intérêt, compétences, capacités et connaissances abordés 6 - Informations diverses SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

3 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER QUESTION SOCIETALE La culture et la performance du corps étant un fait de société, comment renseigner avec précision la dépense énergétique lors d’un effort physique? PROBLEMATIQUE : Comment mesurer et afficher avec précision la dépense énergétique lors de l’utilisation d’un stepper ? SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal PROBLEMES TECHNIQUES: Comment construire un modèle permettant de calculer avec précision l’énergie dépensée sur un stepper et la comparer à celle affichée par le système réel?

4 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ORIGINE DE L’ETUDE DE CAS UNE CONSTATATION SUR LE SYSTÈME REEL, LE CALCUL DE L’ENERGIE DEPENSEE N’EST PAS ASSEZ PRECIS Quelque soit la durée de descente de la pédale, le stepper affiche toujours la même quantité d’énergie dépensée à chaque marche gravie. Or l’énergie dépensée dépend notamment de l’intensité de la force exercée sur la pédale et par conséquent du temps de descente de la pédale. SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

5 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER OBJECTIF DE L’ETUDE DE CAS  Découvrir comment se dépenser physiquement énergétiquement et comment la technologie apporte des solutions à ce besoin (différentes solutions et plus particulièrement un stepper)  Découvrir comment la technologie permet de quantifier l’énergie dépensée et constater l’approximation du calcul sur le système stepper réel  Créer un MODELE SIMULE au comportement plus exact que celui du SYSTÈME REEL SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal MODELE SIMULE SYSTÈME REEL ECART

6 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER STRATEGIE DE L’ETUDE DE CAS  Découvrir le principe de dépense physique énergétique et plus spécifiquement celle dépensée sur un stepper  Découvrir que le Temps de descente de la pédale = image de l’effort appliqué sur la pédale  Établir par simulation mécanique le lien entre temps de descente de la pédale et force appliquée  Découvrir un principe de détection des descentes de pédales (détection par ILS) Concevoir un modèle permettant de simuler la durée de descente de la pédale et calculer en temps réel l’énergie dépensée (programmation d’un microcontrôleur par algorigramme) Utiliser toutes ces activités pour répondre à la question sociétale et à la problématique SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

7 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER PRE- REQUIS POUR MENER L’ETUDE DE CAS A - ANALYSER LE BESOIN ET LE SYSTEME  Notion de besoin  Notion de fonction de service  Notions de matière d’œuvre et de valeur ajoutée  Langage de description du comportement d’un système: algorithme, algorigramme, logique combinatoire. D - COMMUNIQUER  Traiter des résultats expérimentaux (tableaux et courbes sur tableur) SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

8 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER SITUATION DE L’ETUDE DANS LA PROGRESSION Étude de cas réalisée  en milieu de classe de Première S-Si, après réalisation d’études permettant de posséder les pré-requis ETUDES PRELIMINAIRES AVANT ETUDE DE CAS ENERGETIQUE STEPPER 1 – ETUDE FONCTIONNELLE ET STRUCTURELLE DE SYSTEMES 2 – ETUDE DU COMPORTEMENT 3 - ETUDE DU COMPORTEMENT 4 - ETUDE DE CAS ENERGETIQUE STEPPER CI 1 Analyser un système fonctionnellement et structurellement CI 4 Concevoir et utiliser un modèle relatif à un système en vue d’évaluer les performances de la chaîne d’information. CI 2 Expérimenter et mesurer sur un système réel pour évaluer ses performances. CI 5 Concevoir et utiliser un modèle relatif à un système en vue d’évaluer les performances de la chaîne d’énergie. - Besoin, finalités, contraintes, cahier des charges - Analyse fonctionnelle externe, Expression fonctionnelle du besoin. - - Fonctions d’usage, de service, d’estime - Chaine d’information : analyse et modèle - Langage de description du comportement d’un système : systèmes logique évènementiels, logigramme Chaine d’information: analyse et modèle - Langage de description du comportement d’un système : algorithme, algorigramme Groupes de 4 sur différents systèmes (VAE, borne de rue, volant jeux video, serrure codée ) mais même Centre d’intérêt: Groupes de 2 sur simulation d’un modèle MATLAB de chaine d’information: VAE Groupes de 2 sur simulation de  modèles de chaines d’informations: barrière de parking, système lumineux de signalisation. Connaissances et modalités d’organisation: voir après SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

9 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER Activité 6: conception de l’algorigramme de calcul de l’énergie dépensée et simulation de l’affichage. Analyse des écarts entre réel et simulé Activité 7: Préparation et Présentation orale d’une des activités par chacun des groupes d’élèves Activité 5: Comptage du nombre de marches et simulation de l’affichage Activité 1: MISE EN SITUATION: Découverte de l’énergie alimentaire + rôle du stepper+ découverte des grandeurs physiques mises en jeu dans la dépense énergétique corporelle PROBLEMATIQUE SCIENCES DE L’INGENIEUR SPORT ET SANTE: Comment mesurer et afficher avec précision la dépense énergétique lors de l’utilisation d’un stepper? Cycle terminal Activité 4: Découverte d’un principe de détection de descente de la pédale du stepper Activité 2: Découverte de l’influence des grandeurs physiques dans la quantité d’énergie corporelle dépensée sur un stepper Activité 3: Recherche de la loi liant le temps de basculement de la pédale du stepper à la quantité d’énergie dépensée

10 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 1:  Étape 1: DECOUVERTE DE L’ENERGIE ALIMENTAIRE Notion d’énergie Energie contenue dans les aliments – joules et calories Rôle du stepper en réponse à la question sociétale Etape 2 : DECOUVERTE DES GRANDEURS PHYSIQUES MISES EN JEU DANS LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE Travail mécanique d’une force – énergie mécanique - Energie mécanique dans différentes activités sportives SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

11 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 2: INFLUENCE DES GRANDEURS PHYSIQUES MISES EN JEU DANS LA DEPENSE ENERGETIQUE LORS D’UNE ACTIVITE SUR LE STEPPER Étape 1: rechercher comment augmenter le travail énergétique sur un stepper Solution1 attendue: Augmenter l’effort d’appui sur la pédale Solution 2 attendue: Augmenter le déplacement utile du point d’application de la force d’appui SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

12 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 2 suite : INFLUENCE DES GRANDEURS PHYSIQUES MISES EN JEU DANS LA DEPENSE ENERGETIQUE LORS D’UNE ACTIVITE SUR LE STEPPER  Étape 2: étude du déplacement utile du point d’application de la force d’appui Déterminer expérimentalement le déplacement du point d’application de la force d’appui sur la pédale SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal d

13 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 2 suite : INFLUENCE DES GRANDEURS PHYSIQUES MISES EN JEU DANS LA DEPENSE ENERGETIQUE LORS D’UNE ACTIVITE SUR LE STEPPER Etape 3 : Analyse de la force d’appui sur la pédale Evaluer la force d’appui sur la pédale (stepper simple) Evaluer la force d’appui sur la pédale (avec appui des mains) SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal F t F t

14 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 2 fin : INFLUENCE DES GRANDEURS PHYSIQUES MISES EN JEU DANS LA DEPENSE ENERGETIQUE LORS D’UNE ACTIVITE SUR LE STEPPER Etape 4 : bilan de l’énergie théorique dépensée sur un stepper Cas du Stepper simple Cas Stepper avec guidon - comparaison avec l’apport énergétique alimentaire et analyse critique SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal ENERGIE ALIMENTAIRE ENERGIE FOURNIE E total = n.(F x d)

15 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 3 : DETERMINATION DE LA LOI MATHEMATIQUE LIANT L’INTENSITE DE LA FORCE D’APPUI SUR LA PEDALE AU TEMPS DE DESCENTE DE LA PEDALE Étape 1: mise en oeuvre qualitative du stepper « Ressentir simplement » l’influence de l’intensité de la force d’appui sur le temps de descente de la pédale. découverte du comportement de l’amortisseur SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal temps de descente F F

16 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 3 suite : DETERMINATION DE LA LOI MATHEMATIQUE LIANT L’INTENSITE DE LA FORCE D’APPUI SUR LA PEDALE AU TEMPS DE DESCENTE DE LA PEDALE  Étape 2: déterminer l’angle de rotation d’une pédale, en vue de la simulation (pilotage mouvement stepper) détermination de l’angle par méthode pratique expérimentale Détermination de l’angle à l’aide de la maquette numérique du stepper SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

17 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 3 suite : DETERMINATION DE LA LOI MATHEMATIQUE LIANT L’INTENSITE DE LA FORCE D’APPUI SUR LA PEDALE AU TEMPS DE DESCENTE DE LA PEDALE  Étape 2 suite: méthode et calcul de la vitesse de rotation de la pédale SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal Nécessaire pour effectuer la simulation MECA 3D (pilotage du mouvement)

18 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 3 suite : DETERMINATION DE LA LOI MATHEMATIQUE LIANT L’INTENSITE DE LA FORCE D’APPUI SUR LA PEDALE AU TEMPS DE DESCENTE DE LA PEDALE Etape 3 : Détermination de la loi mathématique liant le temps de descente de la pédale à l’intensité de la force d’appui Simulation MECA 3D SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal EFFORT INCONNU Détermination de la force permettant d’obtenir la vitesse de descente de pédale imposée F Pilotage en vitesse de la rotation de la pédale

19 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 3 fin : DETERMINATION DE LA LOI MATHEMATIQUE LIANT L’INTENSITE DE LA FORCE D’APPUI SUR LA PEDALE AU TEMPS DE DESCENTE DE LA PEDALE Etape 3 suite : Détermination de la loi mathématique liant le temps de descente de la pédale à l’intensité de la force d’appui Recueil des résultats des simulations successives et utilisation d’un tableur pour établir l’équation temps de descente en fonction de la force d’appui. SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal L’EQUATION MATHEMATIQUE QUI VA ENSUITE ETRE EXPLOITEE PAR LA PARTIE ELECTRONIQUE DU STEPPER POUR CALCULER L’ENERGIE

20 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 4: DETECTION DE LA DESCENTE DE CHACUNE DES DEUX PEDALES Etape 1 : Découverte du principe technologique utilisé pour détecter une descente de pédale découverte du principe de détection (ILS) par protocole expérimental sur maquette SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

21 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 4: DETECTION DE LA DESCENTE DE CHACUNE DES DEUX PEDALES Etape 2 suite : Découverte du principe technologique utilisé pour détecter une descente de pédale validation du principe de détection par protocole expérimental sur le système réel instrumenté. Analyse des écarts entre dispositif expérimental et dispositif réel. SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal Dispositif expérimental écarts Dispositif réel

22 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 5: COMPTAGE DU NOMBRE DE MARCHES ET AFFICHAGE Etape 1 : conception de l’algorigramme de comptage SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

23 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 5: COMPTAGE DU NOMBRE DE MARCHES ET AFFICHAGE  Etape 2 : mise en œuvre de la solution par simulation SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal Commutateur: simule déplacement de la pédale Afficheur LCD

24 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 6: Calcul et affichage des calories Comparaison système réel et modèle simulé  Etape 1 : étude pour la conception du modèle SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal F (N) =758,6/temps(s) et d=30cm. temps est la durée mise pour déplacer la pédale. Exprimer l’énergie E en fonction de la variable temps Exprimer alors l’énergie en calories

25 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 6: Calcul et affichage des calories Comparaison système réel et modèle simulé  Etape 2 : mise en œuvre du modèle par simulation SCIENCES DE L’INGENIEUR Simulation durée descente marche Cycle terminal

26 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 6: Calcul et affichage des calories Comparaison système réel et modèle simulé  Etape 3 : comparaison du nombre de calories affichées entre modèle et système réel SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal Sur une durée fixe donnée, l’élève utilise le stepper en appuyant sur les pédales avec une force différente (donc pendant un temps différent), un même nombre de fois. Il constate que l’affichage des calories est le même. L’élève reproduit le même protocole en utilisant le modèle. Il constate que l’affichage est différent. Il doit en conclure que l’écart est du au fait que le stepper ne tient pas compte de l’effort réel appliqué sur les pédales et donc que la précision du système est inférieure à celle du modèle créé.

27 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ACTIVITE 6: Calcul et affichage des calories Comparaison système réel et modèle simulé  Etape 3 : comparaison du nombre de calories affichées entre modèle et système réel SCIENCES DE L’INGENIEUR MESURES SYST. REEL Calories=C1 Cycle terminal Durée fixe Calories=C1 Durée de montée d’une marche Calories=C2 SIMULATION Calories=C3

28 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER BILAN DE L’ETUDE DE CAS REPONSES A LA QUESTION SOCIETALE ET A LA PROBLEMATIQUE L’étude a permis : de mettre en évidence comment la technologie apporte des solutions pour se dépenser énergétiquement physiquement davantage. de mettre en évidence le principe de dépense énergétique par déplacement d’une force, ainsi que les moyens d’augmenter cette dépense énergétique. d’appréhender un moyen technologique permettant de quantifier le plus exactement possible l’énergie dépensée. de comparer l’écart entre la mesure de la dépense énergétique sur un système réel et celle réalisée par un modèle simulé plus abouti. SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal SYSTEME REEL ECART MODELE SIMULE

29 ORGANISATION DES ACTIVITES
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ORGANISATION DES ACTIVITES Classe de 32 élèves: 8 îlots de 4 élèves. Chaque îlots dispose d’un stepper et de 2 ordinateurs. Les travaux de simulation et de mesures sur maquettes se font en binôme. Les mesures sur le stepper se font en groupe de 4 élèves. L’enchainement des activités est linéaires et tous les élèves font la même activité. Cette organisation permet aux élèves de progresser à leur rythme. SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

30 ORGANISATION DE L’ACTIVITE 1
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ORGANISATION DE L’ACTIVITE 1 CHRONOLOGIE DES ETAPES : enchaînement linéaire SCIENCES DE L’INGENIEUR Étape 1 PRESENTATION ENERGIE ALIMENTAIRE + ROLE SOCIETAL DU STEPPER Étape 2 PRESENTATION ENERGIE MECANIQUE 1h 30 min Cours +TD Cours Classe entière Cycle terminal

31 ORGANISATION DE L’ACTIVITE 2
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ORGANISATION DE L’ACTIVITE 2 CHRONOLOGIE DES ETAPES : enchaînement linéaire Étape 1 SOLUTIONS POUR AUGMENTER ENERGIE DEPENSEE SUR STEPPER Étape 2 RECHERCHE DEPLACEMENT POINT APPLICATION FORCE Étape 3 RECHERCHE FORCE APPLIQUEE SUR LA PEDALE Étape 4 BILAN THEORIQUE ENERGIE DEPENSEE SUR STEPPER 30 min 1h30 1h TD TP Synthèse + TD Classe entière ou en groupe de 4 En groupe de 4 Classe entière SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

32 ORGANISATION DE L’ACTIVITE 3
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ORGANISATION DE L’ACTIVITE 3 CHRONOLOGIE DES ETAPES : enchaînement linéaire Étape 1 MISE EN ŒUVRE QUALITATIVE DU STEPPER + DECOUVERTE AMORTISSEUR Étape 2 RECHERCHE ANGLE DE ROTATION PEDALE + CALCUL VITESSE ROTATION PEDALE Étape 3 SIMULATION MECA 3D RECHERCHE LOI MATHEMATIQUE Force  temps descente pédale «  … Étape 4 » BILAN ACTIVITES 2 et 3 ET LIEN AVEC ACTIVITES SUIVANTES 30 min 1h 30 1h30 30 MIN découverte en autonomie TP Synthèse en groupe de 4 En groupe de 4 Classe entière SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

33 ORGANISATION DE L’ACTIVITE 4
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ORGANISATION DE L’ACTIVITE 4 CHRONOLOGIE DES ETAPES : enchaînement linéaire Étape 1 découverte du principe de détection (ILS) par protocole expérimental sur maquette Étape 2 Validation du principe de détection par protocole expérimental sur le système 1h TP En groupe de 2 SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

34 ORGANISATION DE L’ACTIVITE 5
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ORGANISATION DE L’ACTIVITE 5 CHRONOLOGIE DES ETAPES : enchaînement linéaire Étape 1 Conception de l’algorigramme de comptage et d’affichage du nombre de marches Étape 2 Mise en oeuvre de la solution par simulation 1h TP En groupe de 2 SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

35 ORGANISATION DE L’ACTIVITE 6
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ORGANISATION DE L’ACTIVITE 6 CHRONOLOGIE DES ETAPES : enchaînement linéaire Étape 1 CONCEPTION DE L’ALGORIGRAMME DE CALCUL DE L’ENERGIE + SIMULATION DE L’AFFICHAGE DE L’ENERGIE DEPENSEE Etape 2 Mise en œuvre de la solution par simulation Etape 3 ANALYSE DES ECARTS ENTRE SYSTEME REEL ET SYSTEME SIMULE 30min 1h00 TP En groupe de 2 En groupe de 4 SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

36 ORGANISATION DE L’ACTIVITE 7
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER ORGANISATION DE L’ACTIVITE 7 CHRONOLOGIE DES ETAPES : enchaînement linéaire Étape 1 Préparation d’un compte rendu sous forme de diaporama sur une des activités Etape 2 RESTITUTION ORALE 1h 10 min par groupe TD En groupe de 2 En groupe de 2 devant classe entière SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

37 CENTRES D’INTERETS ABORDES
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER CENTRES D’INTERETS ABORDES Activité 2 Activité 1 Activité 3 Point de vue Centres d’intérêt Système souhaité CI1 Analyser un système fonctionnellement et structurellement. Système réel CI2 Expérimenter et mesurer sur un système réel pour évaluer ses performances. CI3 Analyser des constituants d’un système réel d’un point de vue structurel et comportemental. Système simulé CI4 Concevoir et utiliser un modèle relatif à un système en vue d’évaluer les performances de la chaîne d’information. CI5 Concevoir et utiliser un modèle relatif à un système en vue d’évaluer les performances de la chaîne d’énergie. SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal Activité 5 et 6 Activité 4 Activité 3

38 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER COMPETENCES Compétences travaillées Analyser Modéliser Expérimenter Communiquer A1 A2 A3 B1 B2 B3 B4 C1 C2 D1 D2 Activité 1 Étape 1 Energie alimentaire + rôle du stepper x étape 2 Energie mécanique dans activités physiques Activité 2 étape 1 Solutions pour augmenter énergie dépensée sur stepper Recherche déplacement point application force d’appui étape 3 Recherche de la force d’appui moyenne sur la pédale étape 4 Bilan énergie dépensée sur différents stepper + comparaison énergie alimentaire Activité 3 Mise en œuvre qualitative stepper + comportement amortisseur Recherche angle rotation pédale + vitesse rotation pédale Simulation Meca 3d pour établir la loi recherchée force = f(temps) Bilan étude énergie mécanique et lien avec activités suivantes SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

39 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER COMPETENCES Compétences travaillées Analyser Modéliser Expérimenter Communiquer A1 A2 A3 B1 B2 B3 B4 C1 C2 D1 D2 Activité 4 Étape 1 Principe de détection déplacement de pédale sur maquette X étape 2 Principe de détection déplacement de pédale sur système réel Activité 5 étape 1 Conception algorigamme comptage nombre de déplacements Mise en œuvre de la simulation du comptage de nbre de déplacements Activité 6 Conception du modèle pour calcul de l’énergie Mise en œuvre par simulation étape 3 Analyse des écarts entre le modèle conçu et le système réel Activité 7 Production diaporama de synthèse des résultats SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

40 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER COMPETENCES – CAPACITES - CONNAISSANCES A – ANALYSER A2 – Analyser le Système « identifier les éléments transformés et les flux » Matière d’œuvre, valeur ajoutée, flux :  Identifier la matière d’œuvre et la valeur ajoutée A3 – caractériser des écarts « comparer les résultats expérimentaux avec les résultats simulés et interpréter les écarts » Analyse des écarts  Traiter des données de mesures  Quantifier des écarts entre des valeurs mesurées et des valeurs obtenues par simulation  Rechercher et proposer des causes aux écarts constatés SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

41 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER COMPETENCES – CAPACITES - CONNAISSANCES B – MODELISER B1 – Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un système « choisir les grandeurs et les paramètres influents en vue de les modéliser » Caractéristiques des grandeurs physiques (mécaniques)  Déterminer les parties les plus sollicitées dans un composant B3– Résoudre et simuler « simuler le fonctionnement de tout ou partie d’un système à l’aide d’un modèle fourni.  » Paramètres d’une simulation :  Adapter les paramètres de simulation B4 – valider un modèle « interpréter les résultats obtenus » Modèle de connaissance  Comparer les résultats obtenus (amplitudes et variations) avec les données du cahier des charges fonctionnel SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal

42 SCIENCES DE L’INGENIEUR
ETUDE DE CAS : LA DEPENSE ENERGETIQUE CORPORELLE SUR UN STEPPER COMPETENCES – CAPACITES - CONNAISSANCES C – EXPERIMENTER C2– Mettre en œuvre un protocole expérimental « conduire les essais en respectant les consignes de sécurité à partir d’un protocole fourni » « traiter les données mesurées en vue d’analyser les écarts»  Mettre en œuvre un appareil de mesure  Analyser des résultats expérimentaux D – COMMUNIQUER D2 – mettre en œuvre une communication « produire un support de communication » « argumenter »  Réaliser un document numérique SCIENCES DE L’INGENIEUR Cycle terminal