Devoir 5. Voici les items des différentes compétences du «socle commun de connaissances et de compétences» qui sont évalués dans ce devoir.

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1 Devoir 5 Voici les items des différentes compétences du «socle commun de connaissances et de compétences» qui sont évalués dans ce devoir. Compétence 3 Compétence 3 item 6 Nombres et calculs : connaître et utiliser les nombres entiers, décimaux et fractionnaires. Mener à bien un calcul : mental, à la main, à la calculatrice, avec un ordinateur Compétence 3 item 7 Géométrie : connaître et représenter des figures géométriques et des objets de l espace. Utiliser leurs propriétés Compétence 3 item 8 Grandeurs et mesures : réaliser des mesures (longueurs, durées, ), calculer des valeurs (volumes, vitesses, ) en utilisant différentes unités Compétence 3 item 10 La matière : principales caractéristiques, états et transformations ; propriétés physiques et chimiques de la matière et des matériaux ; comportement électrique, interactions avec la lumière Compétence 3 item 13 Les objets techniques : analyse, conception et réalisation ; fonctionnement et conditions d utilisation

2 Devoir 5 Page 1/11 Devoir 5 Ce devoir comporte cinq exercices qui portent sur les séquences 4 et 5 (avec une feuille de documents à détacher en fin de devoir). Les connaissances acquises lors de l étude des séquences 4 et 5 sont transposables dans le cadre de tout système étudié pour ce devoir. Tu peux utiliser un logiciel de calcul pour t aider dans la recherche des réponses aux questions de l exercice 4. Conserve ce devoir, tu auras besoin de certaines informations pour les devoirs suivants. Le thème de ce devoir basé autour d un objet technique est : Revue de projet Anémomètre autonome Avec le devoir 1, après avoir analysé un besoin, puis étudié les contraintes s y rapportant, tu as complété le cahier des charges fonctionnel d un projet, un anémomètre. Puis avec le devoir 3, après t être approprié le cahier des charges fonctionnel, tu as recherché différentes solutions techniques pour satisfaire les différentes fonctions techniques de ce projet. Dans ce devoir, tu vas continuer à considérer l étude de la réalisation de ce même produit, qui devra respecter le cahier des charges établi dans l exercice 8 du devoir 1 et tu imagineras que tu travailles dans un collège, avec des camarades dans un groupe d élèves, en tenant compte des contraintes d équipement d une salle de technologie. Exercice 1 (3 points) 1- Dans le cadre de la «démarche technologique de développement d un projet», dans les devoirs précédents, tu as mis en évidence différentes fonctions techniques. Après avoir recherché et proposé plusieurs solutions techniques qui correspondent à une même fonction technique, que faut-il faire? 2- Quelle est la solution technique d affichage qui permettra de répondre au cahier des charges de l anémomètre, pour satisfaire la fonction technique «Afficher» la vitesse instantanée du vent? Justifie ta réponse. Rappels : - Dans le devoir 1, avec l élaboration du cahier des charges, il a été mis en évidence que la vitesse maximale à mesurer est de 60 km/h et que l affichage de la vitesse instantanée du vent doit s effectuer en km/h, avec un affichage à 1 km/h près. - Dans le devoir 3, deux solutions techniques d affichage de la vitesse ont été mises en évidence, un affichage à cristaux liquides et un affichage avec six LED de couleurs différentes. Cned Devoirs, Technologie 31 27

3 Devoir 5 Page 2/11 Exercice 2 (2 points) Document et information : Voici un écran LCD. Une plaque de verre est apposée sur l écran LCD, pour transmettre l affichage (de la vitesse instantanée du vent) et protéger l écran. A4 Question : Quelles sont les deux principales propriétés physiques, les plus importantes, pour le choix de ce matériau (le verre), sur un écran LCD? Exercice 3 (4,5 points) 1- Tu vas rechercher la chaîne d énergie du système d affichage de la vitesse instantanée du vent (hors système de rechargement des accumulateurs). Découpe soigneusement la feuille entière, située à la fin du devoir. Tu complèteras les documents au fur et à mesure de l avancement de ton devoir. Complète les différents blocs du «Document 1», en associant les solutions techniques énoncées aux différentes fonctions techniques de la chaîne d énergie : Afficheur / Verre / Carte de commande / Accumulateurs 2- À présent, regarde le «Document 2» que tu vas devoir compléter. Ce document montre le système dans sa globalité, il comprend donc également le système de rechargement des accumulateurs. Attention! Pour ce système, c est la carte de puissance qui va distribuer l énergie pour recharger les accumulateurs. Le rechargement des accumulateurs est piloté par l information envoyée de la carte de commande vers la carte de puissance, ce qui permettra d éviter de trop recharger les accumulateurs et de les détériorer. Complète le «Document 2» par quatre flèches ( ) pour indiquer le déplacement du flux d énergie du système dans sa globalité, (attention au sens des flèches!). 3- Parmi les différentes solutions techniques pour stocker l énergie dans les accumulateurs, laquelle conviendrait le mieux? Justifie ta réponse. Pour t aider, tu peux revoir la séquence 4, séance 2, le paragraphe d après l exercice Cned, Technologie 31

4 Devoir 5 Page 3/11 Exercice 4 (4,5 points) Document et information : On souhaite choisir entre les deux solutions techniques déjà vues en devoir 3 pour recharger les accumulateurs à l aide d un panneau solaire photovoltaïque. Avec le devoir 3 dans l exercice 10, tu as vu qu il existe différents types de panneaux solaires photovoltaïques au silicium (dont les panneaux solaires photovoltaïques au silicium amorphe ou monocristallin). Extrait de copyright SOLEMS Voici les résultats de mesures concernant les deux types de panneaux solaires photovoltaïques qui utilisent le même flux d énergie solaire pour charger les accumulateurs en plein soleil, à midi. Pour comparer les résultats concernant les deux types de panneaux solaires, on mesure, pour chacun, le courant de charge ainsi que la tension en charge. Les deux panneaux solaires, de type différent, ont la même surface ( mm 2 ). On rappelle que la puissance fournie (qui s exprime en W), pour un élément de panneau solaire photovoltaïque, alimenté en courant continu, est P = U I avec I qui s exprime en ampère (A) et U qui s exprime en volt (V). Type de panneau solaire photovoltaïque Silicium amorphe Silicium monocristallin Courant (ma) Tension (V) 5,5 5,0 Attention! Pour appliquer la formule du calcul de la puissance fournie, P = U I, il faudra exprimer l intensité du courant en ampère, or dans le tableau ci-dessus, elle est exprimée en milliampères. 1 1 m A = A Cned Devoirs, Technologie 31 29

5 Devoir 5 Page 4/11 Questions : 1- Quel est le nom de l opération mathématique à effectuer pour connaître la puissance fournie, par élément, pour chaque type de panneau solaire photovoltaïque? 2- Quel outil informatique est-il possible d utiliser pour trouver la puissance fournie, par élément, pour chaque type de panneau solaire photovoltaïque? 3- a) Tu vas à présent comparer les puissances fournies, par élément, pour chaque type de panneau solaire photovoltaïque. Complète le «Document 3» pour donner les expressions des formules 1 à utiliser pour calculer les deux puissances différentes fournies, par élément, pour les deux types de panneaux. b) Complète la ligne 4 du «Document 4» pour donner les résultats obtenus au dixième. 4- a) La puissance fournie par le soleil à midi est d environ W/m². Donne l expression littérale du calcul de la puissance solaire reçue par la surface d un élément pour chaque type de panneau solaire photovoltaïque, au soleil à midi. b) Tu vas calculer la puissance solaire reçue par la surface d un élément pour chaque type de panneau solaire photovoltaïque, au soleil à midi. Complète la ligne 6 du «Document 5» pour donner l expression de la formule 1 à utiliser pour calculer la puissance solaire reçue par la surface d un élément pour chaque type de panneau solaire photovoltaïque, au soleil à midi. Rappel : les deux panneaux solaires différents ont la même surface ( mm 2 ) c) Complète la ligne 5 du «Document 4» pour donner le résultat obtenu. 5- a) Tu vas calculer le rendement pour chaque type de panneau solaire photovoltaïque. Complète la ligne 6 du «Document 4» pour donner le résultat des calculs du rendement de chaque type de panneau solaire photovoltaïque (en arrondissant à l unité). b) Quel est alors le type de panneau solaire photovoltaïque qui convient au cahier des charges? Exercice 5 (6 points) Document et information : Tu as terminé le choix des différentes solutions techniques, tu vas pouvoir étudier la modélisation de la solution technique : le capteur de vent. Il est possible d utiliser le logiciel de modélisation volumique «SolidWorks». Même si tu n as pas accès à un ordinateur, tu dois répondre aux questions posées, car les copies d écran montrent les actions à effectuer. 1 Pour cela, tu indiqueras les références des cellules qui interviennent dans les formules. Attention à la cohérence des unités. 30 Cned, Technologie 31

6 Devoir 15 Page 3/11 5/11 Pour étudier la modélisation du capteur de vent, tu vas étudier la modélisation d une des deux pièces. Tu supposeras que la modélisation d une première pièce du capteur de vent est déjà effectuée : les «coupelles» du capteur de vent. La première pièce modélisée (coupelles) se présente ainsi. Le fichier de modélisation est sauvegardé sous le nom : «coupelles». Tu vas expliquer comment modéliser la seconde pièce, qui est le «support des coupelles», d une hauteur de 35 mm. Questions : 1- Indique à quoi correspondent chacune des cinq étapes qui suivent. Tu peux t aider des phrases en italique pour formuler tes réponses aux questions posées. a) Étape 1 A Indique sur quel icône il faut cliquer. B C b) Étape 2 Cned Devoirs, Technologie 31 31

7 Devoir 5 Page 6/11 c) Étape 3 : Indique le nom de la dimension dont on a fait la cotation (longueur, largeur, diamètre, rayon), puis donne sa valeur. d) Étape 4 : Indique le type de bossage (ajout ou enlèvement de matière) et la profondeur. e) Étape 5 2- Une fois les deux pièces modélisées et sauvegardées («support_coupelles» et «coupelles»), que faut-il faire pour obtenir la modélisation du capteur de vent, dans sa globalité? 32 Cned, Technologie 31

8 Devoir 15 Page 3/11 7/11 Document et information pour la question 3 : Tu vas expliquer la méthode pour effectuer l assemblage virtuel des deux pièces du capteur de vent, c est-à-dire du «support des coupelles» avec les «coupelles». 3- Indique par une phrase à quoi correspondent les quatre étapes qui suivent. a) Étape 1 A Indique sur quel icône il faut cliquer. B C b) Étape 2 c) Étape 3 Cned Devoirs, Technologie 31 33

9 Devoir 5 Page 8/11 d) Étape 4 Document et information pour la question 4 On souhaite positionner rapidement et précisément les deux pièces modélisées. Voici un exemple de modélisation des coupelles du capteur de vent. Cylindre des coupelles du capteur de vent 4- Pour positionner rapidement et précisément les deux pièces modélisées, l une par rapport à l autre, on utilise des contraintes pour les deux étapes (voir page suivante). Tu répondras en donnant le nom de la contrainte à choisir parmi celles citées : une contrainte de coïncidence, une contrainte de parallélisme, une contrainte de perpendicularité, une contrainte de coaxialité. 34 Cned, Technologie 31

10 Devoir 15 Page 3/11 9/11 a) Étape 1 Tu indiqueras le type de contrainte à utiliser entre le cylindre des coupelles et le cylindre du support des coupelles. Observe bien les icônes de la barre d outils. b) Étape 2 Tu indiqueras le type de contrainte à utiliser entre la surface du haut du cylindre du support des coupelles et la surface de dessous du cylindre des coupelles. Observe bien les icônes de la barre d outils. Cned Devoirs, Technologie 31 35

11 Devoir 5 Page 10/11 Page à découper et compléter puis à joindre à ton devoir 5 Devoir 5 : Document 1 pour l exercice 3, question 1 Alimenter Distribuer Convertir Transmettre " " Devoir 5 : Document 2 pour l exercice 3, question 2 Nom :.. Prénom :.... Indicatif :.... Cned Devoirs, Technologie 31 37

12 Devoir 5 Page 11/11 Devoir 51 suite Devoir 5 : Document 3 pour l exercice 5, question 3 a) Devoir 5 : Document 4 pour l exercice 5, question 3 b), question 4 c) et question 5 a) Devoir 5 : Document 5 pour l exercice 5, question 4 b) Nom :.. Prénom :.... Indicatif : Cned, Technologie 31