3836 Fiches Ett Acad Nantes v8 Avril2013

Fiches ETT acad Nantes v8 avril2013 page 1 / 38

FICHES RESSOURCES

Objectif de ces fiches

Les programmes des enseignements technologiques, quil sagisse de lenseignement

transversal ou des enseignements de spcialit, sont dcrits sous forme de comptences

relativement gnralistes, ainsi quen connaissances. A celles-ci sont associs les niveaux

taxonomiques correspondants.

Nanmoins la lecture qui en a t faite par les quipes pdagogiques a conduit des pratiques

trs diffrentes. Pour cette raison il est apparu pertinent de rdiger un document destin

dfinir les contours des savoirs construire.

Ce document est appel voluer, en particulier partir de lanalyse des sujets de lpreuve

relative aux enseignements technologiques transversaux.

Un second document, du mme type que celui-ci, relatif aux enseignements de spcialit,

devrait tre labor afin dassurer une cohrence globale des enseignements. Cependant, il

convient de garder lesprit quil y a UN enseignement de STI2D, et non un enseignement

transversal et des enseignements de spcialit juxtaposs . Lessentiel des apports de

connaissance est ralis par lenseignement technologique transversal. Certaines

connaissances sont approfondies lors des enseignements de spcialit mais ceux-ci ont

principalement pour objet de permettre une contextualisation dans un champ prcis.

Enseignement

technologique transversal dans la srie STI2D


Remarques pour une bonne lecture de ce document :

- Il a pour objectif de dlimiter les savoirs construire en ETT et de les illustrer en

proposant des activits lves et des contextes :

o quoi faire ? items : ce que lon attend de llve , ce que ne doit pas faire

llve

o comment le faire ? items : approches pdagogiques possibles , Exemples

dactivits , activits dtailles

- Il est certes perfectible, mais nous avons prfr le transmettre dans sa version actuelle

plutt que laffiner encore et retarder sa diffusion.

- Il fait une entre par connaissances en suivant le programme. Il est vident que la mise en

uvre pdagogique gnre des liens entre les chapitres pour donner du sens lensemble.

- Quasiment tous les points du programme ont t traits.

- Toutes les connaissances nont pas fait lobjet du mme degr de dtail faute de temps et

de recul mais le volume horaire est l pour rappeler les limites.

- La lecture doit se faire en parallle avec les documents officiels non intgrs afin de ne pas

alourdir ces pages.

- Les volumes horaires viennent du document daccompagnement (p 121) ; les niveaux

taxonomiques sont ceux du programme.

- Les ressources, loin dtre exhaustives, sont destination des enseignants mais le plus

souvent directement exploitables avec les lves. Les rfrences aux formations

acadmiques sont majoritairement celles dployes avec la vague 2, plus finalises que

pour la vague 1.

Les collgues ayant particip la rdaction de ce document :

Patrice Bagagli, Serge Bezpalko, Pascal Boedec, Rgis Boulard, Jol Brisset, Patrick Brizais, Jean-

Claude Chabot, Olivier Commenge, Fabrice Fala, Yohann Girard, Roger Godin, Eric Jego, Denis

Laffray, Philippe Leray, Jean-Christophe Olivier, Jean-Louis Petraud, Jean-Paul Peyrussan,

Stphane Simoneau, Franck Soulon, Sbastien Sopena, Virgile Valette.

Version du 3 avril 2013 Coordination : Denis Laffray JJ Baton


1.1 COMPETITIVITE ET CREATIVITE (16h)

1.1.1 Paramtres de la comptitivit (1re, Niveau 2) Importance du service rendu (besoin rel et besoin induit) Innovation (de produit, de procd, de marketing) Recherche de solutions techniques (brevets) et crativit, stratgie de proprit industrielle (protection du nom, du design et de laspect technique), enjeux de la normalisation

Ce quon attend de llve :

Importance du service rendu (besoin rel et besoin induit) - Identifier pour un produit donn le service rendre (exploitation dun diagramme de cas

dutilisation et/ou le diagramme des exigences pour identifier le ou les besoins rels) - Identifier les besoins induits lors de la phase dutilisation dun produit : consommables, pices

dusure, accessoires - Justifier ladquation produit/besoin par une analyse des performances

Innovation (de produit, de procd, de marketing) - Mettre en relation les volutions dun produit au fil du temps et leurs principales causes

(besoin, possibilits technologiques, conomiques, tendances socitales) - Identifier les lments novateurs dun produit ou dun service en regard de lexistant

(marketing, commercial, dveloppement, industrialisation, communication). - Reprer lavancement du dveloppement dun produit sur un schma de cycle en V

Recherche de solutions techniques (brevets), stratgie de proprit industrielle (protection du nom, du design et de laspect technique), enjeux de la normalisation

- Identifier le type de proprit intellectuelle (marque, brevet, dessin et modle) - En prsence du produit rel, identifier les lments qui concrtisent le brevet - Identifier les tapes cls dune dmarche dinventeur depuis lide jusquau prototype - Reprer, dans un panel de produits ceux relevant dun mme brevet - Extraire et classer partir dun SysML les fonctions rpondant des standards, des normes,

celles relevant de la scurit des biens, des personnes.

Approches pdagogiques possibles : - Les analyses peuvent pour partie sappuyer sur des produits largement connus des lves et

dans ce cas non ncessairement prsents dans les laboratoires. - Sappuyer sur des ressources issues des mdias grand public (presse, reportages tl) - Les heures dETLV1 sont propices lacquisition de ces connaissances sans prrequis en

dbut de premire. - Les lves peuvent proposer des produits tudier dans le cadre dune thmatique impose

par lenseignant

Exemples dactivits : - On donne la courbe en cloche de diffusion dun produit au moment du dbut du dclin, en

dduire la date de fin de vie et le volume des ventes restantes. - Suite : on donne le cycle en V du produit qui le remplacera et la date laquelle ce produit doit

atteindre son volume de croisire, en dduire la date laquelle il faudrait lancer le dveloppement

- On donne un numro de brevet et un produit lexploitant, on demande de relever les lments relatifs linnovation sur le rel (schma et commentaires) puis dexploiter lide cl pour dautres domaines dapplication (transport, sant, etc.)

- Justifier larrive sur le march de concurrents au systme de caf en dosettes en analysant les dates caractristiques du brevet. Identifier les nouvelles solutions concurrentes (dosettes recyclables, rutilisables). Enoncer les avantages et les inconvnients des dosettes faire soi-mme pour lutilisateur et classer leurs points forts/points faibles dans les 3 champs du DD.

- Retracer lvolution de rasoirs, tlphones, vlos et prciser chaque tape le caractre


novateur au regard du contexte socital, conomique et technologique.

Ressources et supports possibles - consultation des brevets : http://fr.espacenet.com/ - site BOPI - Innovations : dusage ou technologique (Guide daccompagnement p30-31), - Fo. acadmiques : V1 ETT6 - Eolienne de toit Weebee (pairform@nce ET402) - Fiche Bordeaux 112 sur le cycle conomique de vie dun produit

Exemple de prolongements pour les SPE planifier un projet en sappuyant sur le cycle en V lors des mini-projets en premire

Design produit et architecture, Ergonomie : notion de confort, defficacit, de scurit dans les relations homme produit, homme systme

Ce quon attend de llve : - Sur la base dun CdC, diffrencier pour un produit les fonctions qui relvent de la valeur

destime de celles de la valeur dusage - Identifier les solutions correspondantes sur ce produit - Lister les critres dergonomie que lutilisateur peut attendre dune famille de produits connue

des lves (maniabilit, mission sonore, olfactive, scurit) - Comparer dun point de vue ergonomique plusieurs produits rpondant au mme CDC dusage

Ce que ne doit pas faire llve : - Evaluer finement le niveau de performance des solutions rpondant au besoin destime

Approches pdagogiques possibles : - Acquisition des concepts de base par une tude dergonomie (loi handicap dans les locaux

publics, scurit) dans une salle de cours. - lergonomie pourra servir de prambule ltude des notions de forces et mobilits, de

stockage de lnergie (ncessit croissante dautonomie des systmes lectroportatifs) - Le design peut tre abord en ETLV1

Exemples dactivits : - Vrifier, par la mesure, la conformit dun local par rapport la rglementation en vigueur

(hauteur dinterrupteurs, des prises, niveau sonore, clairage, largeur de portes...) - Dfinir les attentes dun client en termes dergonomie pour un site de vente en ligne. - Comparer deux sites web marchands (rapidit daccs, clart des informations,

concision/exhaustivit, scurit des donnes) classer et conclure. - Emmener un groupe dlves sur une zone accidentogne afin dvaluer les risques et

proposer des pistes de solutions. Une partie de lactivit peut tre mene en ETLV1. - Identifier les lments qui justifient la bonne intgration dun btiment dans son environnement

(piscine de Bayonne, centre commercial Atoll dAngers, pont, muse) - Utiliser un fauteuil roulant pour tester lergonomie dun lyce. - Utiliser en ETLV1 la grille du Good design pour dvelopper les comptences dans le

registre argumentaire

Ressources et supports possibles - Fo. acadmique ETT27a : Design et Ergonomie - p24-27 du document daccompagnement - petit matriel de bricolage, lectroportatif filaire ou non - accs handicaps (btiment) - Poigne anti-contamination Ulna - Groom de fermeture porte : porte Besam (projet acadmique GEL) - Electromnager, vlos, automobile - Good design (10 rgles) : https://www.vitsoe.com/eu/about/good-design


Prolongements pour la SPE - Quantifier par la mesure ou par la simulation les paramtres lis lergonomie (efforts,

pressions, amplitudes de mouvements, etc.) (ITEC) - Mettre en uvre des mthodes de crativit (Mthodes Triz, Asit, brainstorming) appliques

lergonomie - Rechercher des solutions techniques rpondant des exigences dergonomie (vrifier

lexistence ou non de brevets correspondants sur le site de lINPI) - Raliser des croquis pour dfinir les futures amliorations du produit, de louvrage en

rponse des nouveaux usages (AC, ITEC en particulier)

1.1.2 Cycle de vie dun produit et choix techniques, conomiques et environnementaux (1re - Niveau 2) Les tapes du cycle de vie dun systme ; Prise en compte globale du cycle de vie

Ce quon attend de llve : - Connaitre les phases de cycle de vie dun produit, les classer chronologiquement - Inventorier pour chaque phase les entrants (nergie, matire) et les sortants (polluants,

dchets, nergies) - Citer quelques scnarios de fin de vie - Associer un indicateur dimpact sa famille (puisement des ressources naturelles, sant

humaine, qualit des co-systmes) - Identifier les phases les plus impactantes selon un critre donn (mission GES,

consommation nergie primaire, pollution des eaux, etc.) - Identifier les diffrences entre les tudes mono-critre et multi-critre, mono-tapes /

multi-tapes dun point de vue complexit et exhaustivit - Identifier les transferts dimpacts lors dune modification / volution dun produit

Ce que ne doit pas faire llve : - Sinvestir dans les calculs dtaills au dtriment de lanalyse critique

Approches pdagogiques : - Cas des ensembles de pices composant un produit : on privilgie le travail danalyse

sur dossiers et/ou lexploitation de logiciels gnralistes permettant de mettre facilement en vidence linfluence des grands paramtres (matriaux, modes et distances de transports, etc.) sur les impacts.

- Cas des composants : lutilisation de logiciels spcialiss permettra de zoomer sur quelques phases

Exemples dactivits : - Proposer une solution de fin de vie compatible avec le produit tudi pour un impact impos - Comparer pelouse naturelle et artificielle pour un stade de football en compltant deux

analyses multicritres - Faire varier le scnario de fin de vie pour mettre en vidence la variation dimpact (exemples :

taux de recyclage Tetrabrik, machine a caf avec dosettes recyclables mais peu recycles) - Transport : comparer deux technologies de voitures (lectrique, thermique) dans leurs phases

dutilisation. Sans intgrer puis en intgrant les besoins induits (carburant, maintenance).

Ressources et supports possibles - bloc BAES, tude comparative de modles diffrents - voir aussi la Fiche 112 de lacadmie de Bordeaux - norme ISO 14040 - formation acadmique : V1 ETC3 (cycle de vie) - tude comparative pelouse stade : naturel ou synthtique :

http://www.cabinetpierrerobin.com/pdf/ecoprofil.pdf


Prolongements pour la SPE - En sp ITEC, lexploitation de logiciels plus spcifiques est parfaitement adapte :

bilan produit, Eco-audit (CES Edupack) ; - Lapproche ACV doit tre intgre systmatiquement dans les projets

1.1.3 Compromis complexit efficacit cot (1re/Term. - Niveau 2) (6h : conseill CI 3 acadmique) Relation fonction/cout/besoin ; Relation fonction/cot/ralisation ; Relation fonction/impact

Ce quon attend de llve : - A partir de la pondration des fonctions qui permettent de rpondre au besoin fondamental

dun systme : o Identifier les dsquilibres entre le poids des fonctions et leur cot o Et / ou identifier les dsquilibres entre le poids des fonctions et leurs impacts o Puis proposer des amliorations

- Pour des produits concurrents qui assurent des fonctions identiques : o Comparer les cots des fonctions identiques et/ou leurs impacts o Justifier les diffrences par lanalyse comparative des solutions technologiques

retenues o Analyser les fonctions qui les distinguent

- Identifier linfluence dune amlioration dimpact sur le cot dun produit

Ce que ne doit pas faire llve : - Etablir seul la pondration des fonctions - Des calculs au dtriment de lanalyse

Approches pdagogiques possibles : - Travaux sur dossiers en TP, travail en ilot - La notion de compromis technico-conomique sera aborde pendant les deux annes de

formation sur des ouvrages et des produits manufacturs utiliss au cours de la formation. On se concentre ici sur lexploitation de ces donnes des fins de comparaison

- Les conclusions de lanalyse comparative peuvent constituer le dpart dune tude damlioration dans un des champs (matire, information, nergie)

Exemples dactivits : - Comparer les diffrentes solutions technologiques de schage de mains en termes de

consommation nergtique et de cot. - Etude comparative de solutions technologiques dconomie deau sur les robinets dun secteur

de ltablissement. Rechercher dautres pistes de rduction de la consommation (rduction des fuites, mousseurs, dclenchement automatique, etc.)

- Vhicules lectriques et vhicules hybrides en phase dutilisation en intgrant le besoin rel et les besoins induits (consommables : carburant/recharges et maintenance)

- Etude comparative de technologies (alimentation, source lumineuse) et dimplantations de systmes dclairage en intrieur ou en milieu urbain

- Pour un besoin disolation thermique en conformit avec la rglementation, comparer les cots dune isolation par lextrieur avec une isolation par lintrieur sur une habitation particulire

- Sur la base de documents constructeurs de pompe chaleur, rapporter le surcout li une fonction inverter au gain de consommation nergtique ; construire une argumentation destination des clients base sur le retour sur investissement.

Exemple dtaill Etude dopportunit de remplacement de BAES :

- Relever le nombre dinstallations dans un secteur - Vrifier la conformit de la rpartition par rapport aux normes


- Chiffrer le cot du changement (produit, installation, exploitation) pour un nouveau modle plus cher lachat mais plus conomique lusage et valuer le temps damortissement. Comparer avec la dure de vie estime.

- Faire la mme tude comparative pour limpact environnemental.

1.2 ECO-CONCEPTION (44h)

1.2.1 tapes de la dmarche de conception (8h) (1re - Niveau 2) Expression du besoin, spcifications fonctionnelles dun systme (cahier des charges fonctionnel)

Ce quon attend de llve : - Exprimer le besoin attendu dun systme ( qui ou quoi rend-il service ? sur qui ou sur quoi

agit-il ? dans quel but ?) - Dfinir les fonctions principales dun systme (dusage et/ou destime) - Lire et interprter un CdCF prsent laide du diagramme des exigences SYSML.

Ce que ne doit pas faire llve : - Elaborer un cahier des charges - Valider des spcifications fonctionnelles qui relvent de la spcialit

Approches pdagogiques possibles : - Sappuyer sur des systmes rels pour comparer les objectifs et la ralit tant dun point de

vue qualitatif (existence de la solution technologique) que quantificatif (niveau de performance).

- Cette activit pourra tre rpte des degrs dapprofondissement progressifs en fonction des nouveaux apports de connaissances.

Exemples dactivits : - Rechercher sur un systme rel et/ou sa maquette volumique les moyens mis en uvre pour

rpondre une exigence du cahier des charges (ergonomie, scurit, gestion de lnergie). - Faire des mesures sur un systme rel (temps, vitesse, dformation, efficacit nergtique)

et confronter les rsultats avec les exigences du CdCF. - Faire de mme avec les rsultats dune simulation. - Complter un lment dun diagramme des exigences aprs avoir tudi la simulation

comportementale dun systme (autonomie, rendement...)

Prolongements pour la SPE : - Reprendre les exemples des activits proposes partir dexigences du CdCF qui dbouchent

sur des spcificits de la spcialit (analyse plus fine dune fonction)

1.2.2 Mise disposition des ressources (20h) (1re - Niveau 2) Cette partie du programme de STI est troitement lie celui de Physique-chimie. Les enseignants des deux disciplines doivent travailler en collaboration afin de proposer aux lves des activits complmentaires. Cots relatifs, disponibilit, impacts environnementaux des matriaux Enjeux nergtiques mondiaux : extraction et transport, production centralise, production locale

Ce quon attend de llve : - Distinguer les ressources renouvelables et non renouvelables (minrales, vgtales et

organiques)


- Citer des exemples de ressources nergtiques illustrant les familles : fossile, fissile, renouvelable, biomasse.

- Identifier les ressources primaires des ressources secondaires - Comparer les cots relatifs transport / matire

Approches pdagogiques possibles : - Exploitation de banques de donnes relatives aux caractristiques des matriaux (logiciel) - Etude de dossiers technologiques ou mdias vido, articles de presse

Exemples dactivits : - Cot comparatif du ptrole selon la nature et les technologies dextraction associes - Comparer les cots de matriaux de construction (granulats par exemple) achemins sur site.

intgrer la distance moyenne entre carrire-chantier et le mode de transport (routier, fluvial, etc.). Les exemples peuvent sappuyer sur des factures dachat de matriaux. Des comparatifs peuvent aussi tre faits entre pays

- Dmontage dun produit, classification des pices en fonction de caractristiques des matriaux (masse, volume) puis analyse critique au regard de critres environnementaux

- Comparaison de deux produits concurrents dont on possde les maquettes numriques renseignes par les matriaux et par des lments relatifs aux ACV. (sous sustainability)

Ressources et supports possibles - Vidos des mthodes de production des mtaux et matriaux du btiment qui mettent en

vidence les consommations nergtiques ( cest pas sorcier sur youtube) - logiciels : CES Edupack ; Sustainability pour mettre en vidence les productions

locales/distances - Formation acadmique : V2 ETT2 (ACV)

1.2.3 Utilisation raisonne des ressources (16h 1re/ T - Niveau 2)

Proprits physico-chimiques, mcaniques et thermiques des matriaux (1re - Niveau 2) Lien avec la physique chimie et les contenus dvelopps au 2.3.2

Impacts environnementaux associs au cycle de vie du produit : - conception (optimisation des masses et des assemblages) - contraintes dindustrialisation, de ralisation, dutilisation (minimisation et valorisation des pertes et des rejets) et de fin de vie - minimisation de la consommation nergtique (pour ces 3 points : 1re/ T - Niveau 2)

Ce quon attend de llve : - Dfinir une unit fonctionnelle pour un composant, un systme ou un ouvrage - Analyser un produit dun point de vue consommation nergtique - Citer des scnarios de fin de vie pour un composant - Dcoder une fiche de dclaration environnementale et sanitaire. (fiche F.D.E.S.) - Dcoder une fiche profil environnemental produit (fiche P.E.P.) - Identifier un indicateur d'impact environnemental - Comparer deux solutions du point de vue de l'impact environnemental - Utiliser la roue de lco-conception pour proposer des pistes damlioration

Ce que ne doit pas faire llve : - Raliser des scnarios complets dACV

Approches pdagogiques possibles : - On privilgie lutilisation de dossiers en ETT et de logiciels permettant une approche globale

plutt quune exploitation systmatique de logiciels ddis - Dans le cas dutilisation de logiciels, on se limitera une analyse des rsultats ou des


ajustements mineurs de paramtres (masse, matriaux, lieu dintervention.. pour mettre en vidence leur influence).

- Visite dune usine de recyclage

Exemples dactivits : - Comparer deux rsultats danalyse multicritre / multi-tape de cycle de vie entre pelouse

naturelle et artificielle - Faire varier le scnario de fin de vie dun produit pour mettre en vidence la variation dimpact

en utilisant le module co-audit (CES Edupack) partir des autres donnes fournies - Sous Solidworks (+ module sustainability), apporter une modification de forme et/ou de

matriau une pice afin de minimiser les principaux impacts environnementaux ngatifs. - Comparer les impacts de deux solutions techniques pour une mme unit fonctionnelle (m de

mur, m de route,) en changeant un matriau. - Exemple dunits fonctionnelles abordables : 1m li une performance quivalente

(rsistance mcanique, rsistance thermique, attnuation acoustique, coefficient de transmission lumineuse, inertie thermique, permittivit lectromagntique)

- Se limiter comparer deux parois performance thermique, acoustique identiques - Fin de vie des ouvrages : tudier les phases de dconstruction dun socle dolienne

Ressources et supports possibles - Cycle de vie dun produit : point de vue environnemental : Fiche acadmique 112 Bordeaux - Renault Fluence : tude comparative de limpact du vhicule selon le mix nergtique du pays

(europe) http://www.voiture-electrique-populaire.fr/ - http://www.cerib.com/frontoffice/telecharger-les-fdes.r3058_p637_l1.htm - http://www.popec.fr/DM/ged/PUBLIC/plaquettes/cerib/dp_76_v3_2012_memento_fdes.pdf - http://www.inies.fr/IniesConsultation.a spx - www.legrand.fr/ - logiciel en ligne Elodie du CSTB

Prolongements pour la SPE En sp ITEC, AC :

- on exploitera, en enseignement de spcialit, des logiciels spcifiques : bilan produit - prise en compte gnralise des procds de ralisation, des procds dassemblage

(impact sur le dsassemblage)

Impacts environnementaux associs au cycle de vie du produit : - Efficacit nergtique dun systme (1re/Term Niveau 2) (conseil : 4h maxi)

Ce quon attend de llve : - Dfinir la notion de conservation dnergie. - Dfinir le rendement et les pertes. - Dfinir les units fonctionnelles. - Dfinir lefficacit nergtique (grandeurs et units fonctionnelles). - Diffrencier la notion defficacit nergtique de la notion de rendement. - Identifier et quantifier des exemples. - Dterminer la consommation nergtique d'un produit partir de l'observation et de l'analyse

de la chane d'nergie d'un systme. - Estimer l'efficacit nergtique d'un produit partir d'une unit fonctionnelle de ce produit. - Pour un produit donn, identifier les paramtres qui influent sur l'efficacit nergtique.

Ce que ne doit pas faire llve : - Attention ne pas empiter sur le comportemental (mise en uvre dune rgulation,.)

Approches pdagogiques possibles : - Activit rcurrente qui doit tre intgre dans diffrentes squences. - Prparation ou introduction une tude de cas. - Activits brainstorming.


- Restitution orale.

Exemples dactivits : - A partir dune maquette numrique sous Archiwizard, changer le type disolant, de vitrage pour

obtenir le gain nergtique et valuer lefficacit nergtique (RT 2012, RT 2020) - Etude du bti (situation, orientation, surface, consommation actuelle,Etablir un diagnostic de

lexistant (facture, mesures sur maquette simple, logiciel), proposer des amliorations (travail sur le bti pour rduire les besoins nergtiques puis mise en place de systmes plus performants).

- Apport de lhybridation dans le domaine de lautomobile (ex : Prius) - Montrer les carts de performance nergtique engendrs par lvolution technique et

technologique des produits et/ou des systmes (Chauffage, Ventilation, ) - Montrer les carts envisageables par ladoption de solutions technologiques diffrentes

(rupteur de pont thermique, isolation extrieure, puits canadien, etc.)

Ressources et supports possibles : - Fo. acadmique V1 ETT30 (Comportemental nergtique dans le btiment) - Fiches acadmie de Bordeaux 1.2.3.3. - Logiciel en ligne promodul BAO http://promodul.bao-gp.com/. - Eco-calculateur transport routier /fluvial http://www.vnf.fr/eve/ - Logiciel en ligne cstb :

http://www.cstb.fr/fileadmin/documents/actualites/Dossiers/bepos/cstb_bepos.swf - http://www.energieplus-lesite.be

Prolongements pour les SPE AC-EE-ITEC : - Investigation plus approfondie pour le bilan (Comparaison de mode de cuisson, mode de

chauffage), - Faire des propositions en vue damlioration de lefficacit nergtique dun systme, - Dtermination des besoins nergtiques dune maison (Archiwizard), - En projet, dtermination des performances dun mcanisme afin dapprhender lefficacit

nergtique dun systme pluri-technologique (ITEC chap 3.2). - Conception bioclimatique - Simulations avances - Evaluation de la dure de retour sur investissement en fonction des solutions (isolants

thermique, etc.) - Etude des inerties thermiques

Impacts environnementaux associs au cycle de vie du produit : - Apport de la chane dinformation associe la commande pour amliorer lefficacit globale dun systme (1re Niveau 2)

Ce quon attend de llve : - Dfinir les grandeurs physiques qui peuvent tre utilises afin d'amliorer lefficacit globale

d'un systme. - Dfinir les ractions attendues du systme en fonction de l'volution de ces grandeurs. - En dduire le rle de la chane d'information dans l'amlioration de l'efficacit globale d'un

systme

Approches pdagogiques possibles : - Investigation / activit pratique.

Exemples dactivits : - Etude de l'volution des consommations des moteurs thermiques depuis l'introduction des

calculateurs d'injection. Quels paramtres de l'environnement du moteur influent sur la commande de l'injection ?

- Etude de lamlioration de l'efficacit globale d'un systme de chauffage d'habitation grce un programmateur qui tient compte de la priode de la journe et de la prsence des


habitants. Tester en simulation avec et sans programmateur lectronique. - Etude d'un systme d'clairage public intelligent (programm et/ou dtection de luminosit).

Amener l'lve trouver un premier algorithme simple et informel : A 19h00, allumer l'clairage. A 7:00, teindre l'clairage. Rechercher un moyen d'amliorer cet algorithme afin qu'il suive l'volution des saisons en introduisant un capteur de luminosit : si il fait nuit alors allumer l'clairage sinon l'teindre.

2.1 APPROCHE FONCTIONNELLE DES SYSTEMES (40h)

2.1.1 Organisation fonctionnelle dune chane dnergie (25h - 1re N2)

Ce quon attend de llve : - Connatre les fonctions de la chane dnergie. - Caractriser les grandeurs en entre et en sortie des fonctions de la chane dnergie. - Identifier le sens des flux selon les modes de fonctionnement (nergie

emmagasine/restitue). - Lire, Interprter et Complter un diagramme fonctionnel.

Ce que ne doit pas faire llve : - Chercher associer ou choisir un composant qui ralise la fonction (domaine de tude

comportementale 2.3.5). On se limite ici lidentification.

Approches pdagogiques possibles : - Etude de cas ou investigation. - Exprimentation simple de mise en service afin dobserver les nergies mises en jeu. Sur

lintgralit ou sur certaines fonctions (grandeurs et flux). - Exploitation des diagrammes SysML (ibd) et des progiciels

Exemples dactivits : - Etude de moyen de production dnergie (thermique, solaire,) afin de mettre en vidence les

pertes dnergie et le rendement du systme. - Comparaison dun habitat reli un systme de production dnergie globale et dun habitat

reli un systme de production dnergie locale (habitat en site isol). - Etude de lorganisation fonctionnelle des systmes prsents dans le laboratoire de STI2D.

Ressources et supports possibles : - Doc accompagnement p 44 50. - Annexe 3 doc. accompagnement p 141 143. - Fo. acadmique : V2 ETT9a : couplage dnergie / Activit Prius

2.1.2 Organisation fonctionnelle dune chane dinformation (15h - 1re Niveau 3) Caractrisation des fonctions relatives l'information : acquisition et restitution, codage et traitement, transmission

Ce quon attend de llve : - Identifier les grandeurs physiques mesures (temprature, luminosit ...). Identifier l'unit et la

plage de variation. - Justifier l'existence et l'organisation des fonctions acquisition, codage, traitement, transmission,

stockage - Identifier la nature des diffrents flux d'information en entre et sortie des diffrentes fonctions

de la chane d'information (logique, analogique, numrique, compress ...) - Identifier la nature de la transmission : filaire, radio, lumineuse ...


Ce que ne doit pas faire llve : - Dcoder la notice technique d'un capteur (ce n'est pas du domaine fonctionnel)

Approches pdagogiques possibles : - Approche exprimentale sur tout ou partie dun systme rel. - Utiliser des systmes dont la chane d'information pilote la chane d'nergie et des systmes

dont la chane d'information transmet et/ou stocke l'information (restitution/affichage des donnes).

Exemples dactivits : - Localiser sur le systme et/ou sur le diagramme de bloc interne les constituants ou blocs

ralisant les fonctions de la chane d'information. - Identifier la nature des flux d'information partir du descriptif du systme. - Identifier la nature des flux d'information en visualisant leur forme l'aide d'un oscilloscope. - Identifier la nature des flux d'information en visualisant leur forme par une simulation. - Reporter sur le diagramme interne de bloc (ibd) la nature des flux d'information.

Ressources et supports possibles : - Fo acadmique V2 ETC05 - Acquisition et traitement

2.2 OUTILS DE REPRESENTATION (40h)

2.2.1 Reprsentation du rel (20h) Croquis (design produit, architecture) (1re/Term. - N2) Reprsentation volumique numrique, Exploitation des reprsentations numriques, (1re/Term. - N3)

Ce quon attend de llve : - Utiliser un vocabulaire technique accompagn ou non dune reprsentation pour dcrire un

objet rel - Raliser un croquis comment de solutions technologiques lmentaires ou de principes

mcaniques - Communiquer une intention architecturale quant la forme, les proportions, la fonction,

dessiner une perspective cavalire ou isomtrique ; une vue de dtail ; une coupe ou une section

- Interprter une reprsentation volumique ou une projection orthogonale dun systme - Identifier les pices participant la ralisation de fonctions sur un croquis ou une maquette

numrique (interface homme machine, mobilits,..) - Relever les informations dans une maquette numrique (masse, matire, encombrement,

dimensions, textures, rsistance thermique dune paroi) - Identifier les surfaces fonctionnelles et les surfaces enveloppes en exploitant une maquette

numrique - Modifier une pice dans un assemblage, un composant dans un ouvrage pour rpondre des

nouvelles exigences sur le systme - Utiliser la reprsentation volumique (clat, photo-raliste, nomenclature, etc.) cohrente par

rapport lexploitation recherche (marketing, maintenance, utilisateur, etc.) - Choisir un lment, un composant, un matriau issus dune base de donne, dune

bibliothque et l'intgrer dans le systme ou dans louvrage - Savoir go-localiser une construction, modifier son orientation cardinale, - Dessiner lenveloppe gomtrique dune construction ( le cube pour pouvoir simuler

linfluence des constructions environnantes


Ce que ne doit pas faire llve : - Produire des mises en plan avec ou sans logiciel - Concevoir une pice hors de contraintes issues dun contexte rel

Approches pdagogiques possibles : - Lutilisation du modeleur est un moyen et non une fin. Lactivit dcoule dune problmatique

pertinente en lien par exemple avec lanalyse dun existant, la recherche damlioration ou la comparaison entre variantes du systme tudi.

- Se restreindre utiliser des fonctions simples sur les logiciels tels que SolidWorks ou Allplan - Utiliser le format PDF : crer le pdf 3D avec le logiciel natif (par exemple SolidWorks, Allplan )

et lire le fichier avec le pdf Reader gratuit. Le pdf 3D permet de saffranchir de lapprentissage dun logiciel mtier, il permet de conserver le fichier originel. On peut faire beaucoup de choses mais on ne peut pas tout faire.

- Privilgier le choix de maquettes 3D de format BIM (Building Information Modeling) dont les fichiers possdent une extension internationale IFC (Industry Foundation Classes) : pour info SolidWorks 2012 lit et sauvegarde au format IFC.

- A partir dun modle 3D : extraire un lment, masquer, grouper par famille, colorier, annoter, complter, mettre jour, communiquer en utilisant un visualiseur : Edrawing (GM gnie mcanique), TeklaBiMsight (GC gnie civil).

Exemples dactivits : - Modifier les lois de comportement mcanique dun systme en agissant sur les dimensions

dune ou plusieurs pices constitutives (ex : lois dentre-sortie en agissant sur les surfaces fonctionnelles, les entraxes, etc.)

- Ramnager des surfaces enveloppes dune pice suite un changement de matriau ou dune volution des efforts transmettre

- Dans le cadre dune volution de produit, raliser la bonne reprsentation des fins de communication (clat pour les notices de montage, image photo-raliste pour les documents de commercialisation, etc.)

- Raliser lesquisse dun brise-soleil, proposer et positionner un masque vgtal, changer la surface de vitrage (apports solaires) sous ArchiWizard

- Implanter la construction dans son environnement : importer et positionner les btiments et/ou les arbres proches puis analyser lincidence du parcours du soleil (hliodon selon lheure de la journe et/ou selon la saison de lanne) sur les apports solaires naturels et gratuits.

Exemple dtaill : conception du levier de commande du clipflow : - Identification des fonctions assurer (CdC)

o contraintes techniques : encombrement maximal, liaison encastrement levier/axe, concidence avec le maintien magntique et compatibilit des matriaux,

o contraintes ergonomies (rarmement facile : pression de contact, effort, amplitude) o contraintes environnementales

- Identification des surfaces fonctionnelles (issues de laspect technique et ergonomique) - Recherche de solutions

o Croquis, schmas des solutions possibles o dimensionnement sur modeleur volumique puis vrification/ optimisation du matriau ou

des formes en lien avec la rsistance des matriaux

Ressources et supports possibles : - Fo. acadmique V2 ETT13M : formats d'change entre modeleurs, V2 ETT14M et ETT15M :

modeleurs volumiques niveau 1, 2 et exploitation des reprsentations - Logiciels conseills :

o Pour la modlisation : SolidWorks ; Allplan ou SketchUp8 avec le plugin IFC

o Pour la lecture des modles 3D : les formats sldw avec Edrawing le format pdf avec Adobe reader 11, le format ifc avec le visualiseur TeklaBIMsight,


o Pour les simulations : Mca3D ; ArchiWizard

Nota : Possibilit de rcuprer rapidement des modles 3D sur le net : penser rechercher en anglais, les rponses sont plus abondantes.

2.2.2 Reprsentations symboliques (20h) Reprsentation symbolique associe la modlisation des systmes (1re/Term. - Niveau 3) : -diagrammes adapts SysML

Ce quon attend de llve : - tre capable de lire et interprter les diffrents diagrammes SysML

Ce que ne doit pas faire llve : - Pas de TP SysML, le SysML est abord au cours des activits

Approches pdagogiques possibles : - Le SysML peut tre un support pour chaque activit. Ses diffrents diagrammes peuvent servir

apporter des informations utiles l'activit tout en familiarisant les lves avec la syntaxe de ce langage de faon rcurrente et pas seulement lors de sances groupes en dbut d'anne.

Exemples dactivits : - Vrifier la conformit des services rendus par le systme au regard du diagramme de cas

d'utilisation (uc). Identifier les acteurs. Identifier les cas d'utilisation non reprsents sur le diagramme en mettant en uvre le systme.

- Identifier les diffrents constituants d'un systme ainsi que les flux changs en s'appuyant sur un diagramme de bloc interne

- Complter un schma architectural en s'appuyant sur un diagramme de bloc interne. - Vrifier la conformit du comportement du systme au regard du (des) diagramme(s) de

squence. Exemple : procdure de dclenchement manuel du clipflow. Complter/corriger le diagramme le cas chant.

- Complter le diagramme d'tat d'un bloc (ex : dfinir les conditions de certaines transitions entre deux tats) lors de la mise en uvre du systme.

- Vrifier une performance dcrite dans le diagramme d'exigences (req) en mettant le systme en uvre, rajouter un refine et /ou un satisfy au diagramme.

- A la lecture de la documentation technique ou de la plaque signaltique d'un constituant, reporter les valeurs d'un bloc sur le diagramme de dfinition de bloc (bdd).

Exemple dtaill sur le systme EWTS : Diagrammes des cas d'utilisation

- En manipulant le logiciel EWTS, vrifier que le systme de contrle nergtique offre la possibilit de surveiller la consommation nergtique (d'aprs diagramme de cas d'utilisation). Dcrire un scnario possible pour ce cas d'utilisation. Ex : Gnrer le graphique de la consommation d'lectricit pour une zone et une priode donnes.

- En parcourant le menu du logiciel EWTS, lister quelques paramtres pouvant tre modifis dans le cadre du cas d'utilisation paramtrer le systme (configuration rseau du micro-serveur, dfinition de l'adresse d'un serveur NTP pour mettre jour l'horloge du systme, dfinition de l'adresse d'un serveur d'envoi de mail,...)

- Complter le diagramme des cas d'utilisation partiel

Diagrammes de bloc interne - Identifier les diffrents constituants du Contrle nergtique. Pour cela, en observant le

systme rel et/ou didactis, replacer les photos sur les blocs correspondants dans l'ibd


Diagramme de dfinition de blocs A partir d'un extrait du BDD du ClipFlow. En recherchant dans la documentation du ClipFlow, complter les valeurs propres aux blocs Ventouse et Ressort. Suivi d'un questionnement sur l'interprtation et la signification de ces valeurs puis d'un TP sur la mesure de l'effort ncessaire pour rarmer le bras (compression du ressort). Vrifier que cet effort est infrieur la force portante de la ventouse ce qui permet de maintenir le levier en position pour que la vanne reste ouverte, mais qu'il est suprieur la force rmanente de la ventouse. Lorsque la ventouse est commande, le levier est bien libr et la vanne se ferme. Autre approche : complter un bdd en ajoutant des composants d'un systme (+relation de composition) reprs sur le systme rel.

Diagramme d'exigences partir d'un extrait du diagramme d'exigences du ClipFlow,

- complter, en recherchant dans la documentation du systme le texte de l'exigence dure de la pile

- associer chacun des 4 blocs une exigence, caractriser le type de relation (rponse : satisfy)

Diagramme de squence La procdure de dclenchement manuel du ClipFlow a t dcrite sous la forme d'un diagramme de squence. Faire dclencher le ClipFlow en interprtant ce diagramme Autre approche : dans le diagramme de squence, placer l'ordre de relcher le bouton au dessus des 3 flashs rouges. Donner la procdure textuelle l'lve, lui demander de la comparer avec le diagramme, puis de corriger l'erreur.

Diagramme d'tat Le ClipFlow dtecte une absence prolonge de l'habitant et coupe l'eau, le cas chant, au bout de 3 jours. Le diagramme suivant dcrit cette dtection. On peut supprimer certaines parties du diagramme et demander l'lve de les retrouver. Par exemple :

- la transition entre l'tat Repos et Activit (dbit non nul) - l'action effectue lorsqu'on passe dans l'tat Absence dtecte (Couper l'eau) - la condition pour passer de l'tat Absence dtecte Activit (levier rarm)

Ressources et supports possibles : - document synthtique dexploitation SysML sur Agora - Fo acadmique V2 ETC03 -SysML


Reprsentation symbolique associe la modlisation des systmes (1re/Term. - Niveau 3) : - graphe de flux dnergie, schma cinmatique, schma lectrique, schma fluidique. - schma architectural (mcanique, nergtique, informationnel) Reprsentations des rpartitions et de lvolution des grandeurs nergtiques (diagramme, vido, image) (1re/Term. - Niveau 3)

Ce quon attend de llve : - Vrifier la cohrence entre la liaison dcrite par son symbole sur un schma et la solution

technologique mise en uvre sur le rel. - Identifier les pices appartenant un mme groupe cinmatique - Complter un schma en intgrant la reprsentation dune liaison identifie sur le rel, sur la

base du catalogue des liaisons et des degrs de libert associs - tre capable de lire et interprter un schma architectural simple en associant un matriel sa

reprsentation. - Savoir lire une reprsentation de la rpartition dune nergie sur une pice ou un systme, par

exemple : - Champs de temprature par imagerie thermique dun btiment, - Contraintes mcaniques sur une chelle de couleur ou par champ de vecteurs, - Graphe reprsentatif dune accumulation dnergie solaire pour une priode donne.

Ce que ne doit pas faire llve : - Il ne doit pas concevoir mais lire et dcoder.

Approches pdagogiques possibles : - Aborder conjointement le rel, le schma, la maquette numrique - Analyse de documents constructeurs ou grand public, notices explicatives, - A intgrer au fil du temps dans plusieurs squences, en fonction des besoins

Exemples dactivits : - Associer les liaisons dun mcanisme rel avec la reprsentation symbolique - Identifier chaque reprsentation symbolique du schma architectural d'un rseau (par exemple

un commutateur) et de le reprer dans l'architecture relle prsente dans le laboratoire. - Complter un schma architectural (par quelques symboles) en observant une architecture

relle dans le laboratoire.

Exemple dtaill : - Zoom sur le schma architectural du contrleur nergtique (Zoom sur IBD global pour voir la

reprsentation Cisco de la partie rseau). - Zoom dans l'IBD du clipflow sur la partie mcanique (reprsentation cinmatique).

Ressources et supports possibles : - Tous documents lis un systme - Fo acadmique V2 ETC07 - rseaux ; activit : RESEAU_Vague2_TP2.pdf

Prolongements pour les SPE : - Rutilisation des connaissances pour le projet. - En plus de ces schmas, en sp ITEC, on pourra utiliser le schma architectural

mcanique, le schma technologique

Reprsentations associes au codage de linformation : variables, encapsulation des donnes (1re/Term. - Niveau 2)

-non renseign ce jour


2.3 APPROCHE COMPORTEMENTALE (120h)

2.3.1 Modles de comportement (4h 1re/Term - N2)

Ce quon attend de llve : - Identifier le ou les paramtres principaux dun modle de composant - Identifier laction dun paramtre sur le comportement dun systme - Analyser les carts de comportement entre modle, rel et exigences - Adapter les valeurs de certains paramtres

Ce que ne doit pas faire llve : - Crer un modle de comportement. - Intervenir sur des paramtres secondaires au dtriment des principaux

Exemples dactivits : - Modifier les paramtres disolation ou dapports nergtiques en vue de respecter le temps

datteinte dune temprature de consigne dans une enceinte dun btiment simplifi - Evaluer linfluence dune diminution de la masse embarque sur la consommation dnergie et

lautonomie dun vhicule - Etudier la production dnergie sur une anne complte pour un habitat individuel et valuer

les apports respectifs des sources dnergie selon la priode de lanne (ECS, photovoltaque, olien )

Ressources et supports possibles : - Revue TECHNOLOGIE avril 2012 pages 22 31 et 49 57 - Fo. acadmique : V1 ETT15 (prsentation des modles de comportement ; application avec

Matlab) - Formation comportementale venir sur 2013-2014

Prolongements pour la SPE : - Intgrer une simulation approfondie en spcialit dans un modle global

Approches pdagogiques possibles et remarques gnrales sur les modles de comportement :

- Lanalyse des carts et laction sur les paramtres a pour finalit de consolider la comprhension des modles tudis. Elle permet aussi de valider la robustesse du modle dans le cas dutilisation dun progiciel.

- Le progiciel permet de se substituer pour certaines occasions aux systmes rels en: o ralisant des essais au-del du fonctionnement normal du systme o saffranchissant des temps dexprimentation ncessaires aux systmes forte inertie o vitant une instrumentation lourde des quipements existants o simulant des supports non prsents dans les salles (domaine AC en particulier) o mettant en vidence rapidement les consquences dun changement de technologie de

composants (changement de motorisation, de matriau disolation, etc.) o favorisant le travail didentification des fonctions, des formes et des caractristiques des

flux circulant dans un systme par comparaison avec les diagrammes SysML (ex : ibd) o montrant des similitudes des modles entre les champs M, E et I (fonctions

damortissement en mcanique, lectrique, etc.) o multipliant les postes de travail

- Lapproche comportementale globale sur les 3 champs MEI peut aussi tre utilise avec pertinence lors de la dcouverte dun systme ou lors de synthses.

- Les enseignements de physique-chimie intgrent la modlisation comme une composante essentielle de la dmarche scientifique . Un travail concert dexploitation des supports dtude et des modles associs peut tre fructueux.


2.3.2 Comportement des matriaux (8h)

Physique Chimie : matriaux mtalliques, matires plastiques, cramiques. Comportement physico-chimique (lectrique, magntique, oxydation, corrosion)

Matriaux composites, nano-matriaux. Classification et typologie des matriaux (Term. - N2)

Comportements caractristiques des matriaux selon les points de vue : Mcaniques (efforts, frottements, lasticit, duret, ductilit) (1ere/Term. - N2) Thermiques (chauffement par conduction, convection et rayonnement, fusion, coulement)(T. - N2) Electrique (rsistivit, permabilit, permittivit) (1ere N2)

Ce quon attend de llve : - Connaitre la notion de contrainte, de dformation - Connaitre les familles de matriaux (par exemple : cramiques, mtaux et alliages, polymres

et lastomres, hybrides) et ce qui les distingue - Connaitre la relation entre une famille et ses domaines demploi courants - Identifier l'appartenance d'un matriau une famille d'aprs lallure de la courbe d'essai en

traction (acier, fonte, cramique, verre, etc.) - Identifier des matriaux selon des critres : masse volumique ; rsistance mcanique,

thermique, lectrique ; durabilit (rsistance au milieu : comportement l'eau, aux agents chimiques, la temprature et la flamme)

- Connaitre les ordres de grandeurs de quelques matriaux courants : masse volumique,.. - Reconnaitre les phnomnes dchange (conduction, convection et rayonnement) en jeu dans

un systme dans le but de proposer des amliorations disolation

Ce que ne doit pas faire llve : - des calculs (en revanche, lutilisation de formulaires est pertinente)

Approches pdagogiques possibles : - Approches qualitatives par comparaison partir dexprimentations - Mettre en situation par rapport un systme rel des labos pour diffrencier des apports

raliss dans les heures denseignement de physique - En construction, les familles de matriaux sont exprimentes en lien avec les domaines

demplois caractristiques. Exemples de familles : lments porteurs, isolants, conducteurs, - Se limiter une approche qualitative - En thermique, Il faut plutt raisonner sur des diffrentiels de temprature que sur des valeurs

absolues. Pour prouver le rayonnement : observer un reflet dune personne, un objet dans un miroir avec une camra thermique

Exemples dactivits : - Mettre en vidence les diffrents comportements des familles en exploitant une machine de

caractrisation plastique / mtal / cramique - Justifier un choix de matriau en fonction dun cahier des charges - Dmontage dun mcanisme en vue de classer les composants par famille pour un recyclage

ultrieur - Identifier l'appartenance d'un matriau une famille d'aprs lallure de la courbe d'essai en

traction (fragile, ductile) - tude de cas sur les matriaux utiliss dans le cas des ponts pousss (appuis glissants en

acier chrom ou tflon...) - Etablir une corrlation par famille de matriaux dfinis par leur masse volumique (par

exemple), en lien avec sa fonction principale et le lieu d'utilisation - Idem pour la famille de matriau et sa conductivit thermique. Matriaux changement de

phase pour inertie thermique (paraffine) - Rayonnement de matriaux diffrents mesurs par camra thermique


- Justifier le rle de la lame dair dans un panneau solaire (optimisation de lcart entre verre et lment absorbant)

- Choix de la technologie du panneau isolant placer derrire une source de chauffage en fonction de la typologie de lchange thermique.

Ressources et supports possibles : - tendre CES-dupack aux matriaux/produits (exemple : la laine de verre nexiste pas sous

CES alors que cest un produit courant en btiment idem pour la brique cf. terre cuite) - http://www.mageba.ch/fr/home.html - Fo. acadmique : V2 ETT4 (Matriaux ; CES Edupack)

Prolongements pour les SPE : ITEC : - hypothses et modles de poutres, dtermination des contraintes, des allongements,

par simulation ; torsion ; paramtrage et exploitation de rsultats de progiciels. En AC : - Maquettage : recherche de correspondance entre matriaux du support rel et le modle

rduit ; - Essais de traction sur acier HA et acier doux - Autres matriaux composites : Bton Arm, voire les TFC (tissus de fibre de carbone utiliss

en rparation d'une structure bton)

2.3.3 Comportements mcaniques des systmes (30h) Physique Chimie : solides en mouvement (translation rectiligne et rotation autour dun axe fixe). Aspects nergtiques du mouvement quilibre des solides : modlisation des liaisons, actions mcaniques, principe fondamental de la statique, rsolution dun problme de statique plane (1ere N3)

Ce quon attend de llve : - Faire la diffrence entre les actions mcaniques distance (poids, lectromagntique) et les

actions mcaniques de contact (fluide sur solide, par lintermdiaire des liaisons) - Faire la diffrence entre force et moment - Faire la diffrence entre charge concentre et charge rpartie - Dfinir le type daction mcanique que peut transmettre une liaison encastrement, articulation,

appui simple - Complter un tableau de bilan des actions mcaniques - Rsoudre graphiquement un systme 3 forces concourantes (sommes des forces = 0) - Rsoudre analytiquement un systme 3 forces parallles (somme des moments = 0) - Lire une reprsentation sous forme de torseur

Ce que ne doit pas faire llve : - Faire une rsolution par les torseurs

Approches pdagogiques possibles : - Ltude des liaisons constitue en gnral un pralable aux tudes statiques

Exemples dactivits : - Dfinir la valeur dun effort pour rpondre un problme dergonomie sur la base dessais sur

des maquettes - Vrifier un dimensionnement - TP sur banc de flexion, Deltalab - Simulation sur logiciels


Exemple dtaill : - Clipflow : compte tenu du ressort impos, vrifier que leffort darmement est compatible avec la

force de lutilisateur puis vrifier le choix du composant ncessaire au maintien du verrouillage

Ressources et supports possibles : - Fo. acadmique : V2 ETT5 (Liaisons) ; V2 ETT6 (Statique graphique)

Prolongements pour la SPE : - En ITEC : Mettre en uvre un logiciel pour les tudes plus compltes (plus de trois forces, pbs

non plans : exploitation de Mca3D dans solidworks)

Rsistance des matriaux : hypothses et modle poutre, types de sollicitations simples, notion de contrainte et de dformation, loi de Hooke et module dYoung, limite lastique, tude dune sollicitation simple (Term N2)

Ce quon attend de llve : - Vrifier que la pice tudie est assimilable une poutre et conclure par rapport la mthode

de rsolution adopter - Associer un type de chargement et de liaison lallure des diagrammes de sollicitation (en vue

dutiliser un formulaire par exemple) - Identifier le lieu de contraintes ou de dplacements particuliers dans une simulation

Ce que ne doit pas faire llve : - Attention : pas dtude RdM des poutres treillis (une tude statique reste possible !).

Approches pdagogiques possibles :

- Le transfert de charges (efforts) se fait dans une structure filaire (de type portique, charpente ou poutres-poteaux)

- Charpente mtallique, ossature bois, structure poteaux poutres bton prfabriques du type Ligrienne Bton (http://www.lb7.fr/)

Ressources et supports possibles : - Fo. acadmique : V2 ETT12 : Rsistance des matriaux (et indices de performances)

Remarques base de travail : hypothses des poutres en RdM :

- Rapport de dimensions (section/longueur) - Section faible variation. - Matriau homogne isotrope. - Traction simple ou flexion simple

2.3.4 Structures porteuses (16h) Aspects vibratoires (Term. N2)

Ce quon attend de llve : - Identifier l'influence des cinq principaux paramtres physiques sur la vibration (nature des

liaisons, masse, hauteur, inertie et matriau) - Connatre les grands principes de la conception parasismique : les cinq piliers indissociables :

o Le choix du site dimplantation (rglement) o La conception architecturale (non rglemente) o Le dimensionnement de la structure (rglement : Eurocode 8) o La qualit de lexcution o La maintenance

- tablir les liens entre les dispositions rglementaires et les grandeurs physiques qui influent le comportement dune structure porteuse lors dun sisme

- Dans les domaines de la rsonance et de la frquence propre : o Savoir quoi correspond la notion physique de frquence propre et de rsonance


o Calculer la frquence propre d'une construction (Ordre de grandeur pour la priode d'un btiment : T=0,1s par tage de 3m)

- Identifier les solutions technologiques permettant de stocker/dissiper l'nergie

Exemples dactivits et remarques : - Choisir le spectre de rponse rglementaire (selon l'Eurocode 8) correspondant l'tude en

fonction de la zone sismique, de la catgorie du btiment et de la classe du sol (ces trois facteurs sont donns au travers du dossier d'tude)

- En dduire l'acclration horizontale du sisme pour obtenir la valeur de la force sismique et ainsi quantifier le dplacement de la masse nodale.

- Analyser les solutions adoptes (zone 5 de risque sismique) en notifiant la capacit du systme constructif stocker/dissiper l'nergie (isolateurs ou/et diffrents types d'amortisseurs)

- Limites de l'tude : o la modlisation du support se limite au modle du pendule simple invers et au modle

de la "brochette" (mt avec plusieurs masses nodales correspondant chaque tage d'un btiment)

o pour le calcul de la raideur du systme : le module de Young est identifier (tableau ou documentation ou lecture de la pente dun essai de traction...) ainsi que le moment quadratique (tableau des sections ou documentation technique) et le facteur n du calcul de la raideur (fiche de panels de cas)

o pour le mode propre d'oscillation en translation, l'analyse modale se limite aux trois premiers modes (dforme avec une, deux ou trois inflexions)

- Le thme de la vibration sismique peut tre utilis comme introduction aux enseignements de mathmatiques (quations diffrentielles en terminale) et de physique (ondes)

Ressources et supports possibles : - Conception architecturale parasismique : chteau deau - Fo. acadmique : V1 ETT26 comportemental des structures : aspects vibratoires

Prolongements pour la SPE : - tude par les Eurocodes 2 (bton arm), 3 (construction acier), 5 (construction bois), 7 (tude

des sols) et 8 (rglementation parasismique)

Transferts de charge (1re N3)

Ce quon attend de llve : - Valider un schma mcanique :

o Type de liaisons : la rponse doit tre argumente par les degrs de libert (bloqus ou non) et la nature des contacts ;

o Type de charges : allure (ponctuelles, liniques ou rparties) et valeurs numriques - Isoler un solide - Reprer les zones dinfluences des charges sur un solide - Reconnaitre la transmission des charges entre solides : transfert filaire uniquement (lments

de structure par lesquels cheminent les charges) - Un problme complexe peut souvent se dcomposer en une superposition de problmes

lmentaires simples. savoir lappliquer - Rsoudre un problme de statique peu complexe (les poutres treillis et bton arm en tant que

poutres ne sont pas exclues des tudes en STATIQUE mais sont exclues des tudes en RDM)

Approches pdagogiques possibles : - Privilgier la validation de schmas mcaniques partir de dessin densemble ou de dtail des

liaisons - Les structures tudies seront filaires - On pourra utiliser les maquettes numriques afin de faciliter la comprhension des transferts


des charges. - TP sur maquettes exprimentales permettant de rcuprer les actions de liaisons en lien avec

le modle comportemental : charger une maquette de poutre sur 2 appuis et rcuprer les valeurs aux appuis avec des balances

- Simulation des efforts sur le logiciel RdM6 avec une suite en rsistance des matriaux

Ressources et supports possibles : - Fo. acadmique : V2 ETT11 : Limites de l'AC dans l'ETT; transfert de charges et - V2 ETT 7b : Etude statique de mat dolienne

Remarque : - En ETT : possibilit de rcuprer avec le logiciel SCIA PT des structures mtalliques de

hangar en 3D pour le professeur. SCIA PT est un produit Nemetschek directement compatible avec Allplan : http://www.scia-online.com/fr/communaute.html

Prolongements pour la SPE : - Calculer les charges extrieures climatiques (neige, vent, etc.) en tenant compte de la

rglementation - Reconnaitre une structure hypostatique, isostatique, hyperstatique et en dterminer le degr

dhyperstaticit dune structure du type : portique simple, poutre continue - Optimisation de section sur un critre (rsistance ou dformation) SCIA logiciel gratuit par les

tudiants (utilisable en projet). - Etude de structures (tout ou partie) - Utilisation modre des rglements de calcul de structure - On pourra tudier les structures en bton arm

2.3.5 Comportement nergtique des systmes (32h) Lien avec la physique Chimie 2.3.5.1 Analyse des pertes de charges fluidiques, caractristiques des composants (Term. N3)

Ce quon attend de llve : A partir du principe de conservation dnergie (Bernoulli) :

- Dfinir et caractriser les diffrentes nergies et puissances fluidiques (dbit, nergie potentielle, nergie cintique,).

- Caractriser les units et les ordres de grandeurs. - Quantifier les pertes de charges (rgulires et singulires) engendres par des vannes,

organes de rglages, partir de caractristiques (abaques). - Justifier le bon fonctionnement et/ou le choix des pompes, circulateurs, ventilateurs en

appliquant le principe de Bernoulli ou partir de caractristiques (abaques). - Donner les critres de slection de pompes, circulateurs et ventilateurs.

Ce que ne doit pas faire llve : - Faire trop de calculs.

Approches pdagogiques possibles : - Dcouverte des principes partir dexprimentations simples. - Travaux dirigs (utilisation dabaques pour les pertes de charges).

Exemples dactivits : - Mesurer lvolution de la pression sur une canalisation instrumente (en amont et en aval) : TP

sur banc de perte de charges ou prvoir une instrumentation sur un quipement existant. - Mettre en vidence le gain dnergie apport par la mise en place de pompe ou ventilateur

(PAC, chauffe eau solaire, VMC double flux,) - Principe de mise en rotation des pales dune olienne, hydrolienne, arognrateur

Ressources et supports possibles : - Fo. Acadmique V1 ETT23 (dynamique des fluides)


- Voir fiches ressource de lacadmie de Bordeaux. - Site et possibilit de travailler avec le logiciel mcaflux :

http://www.mecaflux.com/logiciel_mecanique_fluides.htm

Prolongements pour les SPE : - Dimensionner et mettre en uvre les diffrents lments dune installation fluidique. - Application plus approfondie du principe de Bernoulli.

2.3.5.2 Les paramtres de gestion de lnergie lis au stockage et aux transformations (1re N2) 2.3.5.3 Conservation dnergie, pertes et rendements, principe de rversibilit (1re/Term. N3)

Ce quon attend de llve : - Associer un composant une fonction. - Etablir le lien nergie-puissance-temps sur les dispositifs de stockage. - Identifier les pertes nergtiques et en dduire le rendement en rgime tabli (bilan

nergtique). - Faire la diffrence entre efficacit nergtique et rendement. - Identifier la rversibilit dun systme.

Approches pdagogiques possibles : - Privilgier la dcouverte par exprimentation sur des systmes. - Comparer les rsultats dune simulation avec ceux obtenus par une exprimentation. Critiquer

lutilisation dun modle.

Exemples dactivits : - Identifier des composants sur des systmes diffrents et les classer par famille de fonction

(exemple : fonction transmettre : changeur thermique sur un ballon ECS, poulie-courroie sur un systme mcanique,).

- Quantifier (par mesure ou estimation) les pertes sur un quipement et mettre en vidence la dgradation des performances pour chaque lment (notion de rendement global gale au produit des rendements de chaque lment).

- Vrifier que certains systmes sont rversibles ou pas (STEP de Grand-maison, charge dune batterie sur le freinage dun vhicule lectrique).

- Caractriser les pertes nergtiques sur un btiment (nature et paisseur des parois, notions de pont thermique, inertie thermique, renouvellement dair,)

Ressources et supports possibles : - Site sur lhydro-lectricit : http://hydroweb5.free.fr - BBC, EN 12821, RT 2012, RT2020 et volution vers le btiment nergie positive. - Fo. acadmique V1 ETT30 : Comportemental nergtique dans le btiment

Prolongements pour les SPE AC-EE-ITEC : - Paramtrer et faire le bilan pour plusieurs points de fonctionnement (exemple : diffrentes

consignes sur un variateur de vitesse, diffrentes consignes de temprature deau dans une chaudire condensation, diffrentes consignes de temprature dans un local.).

- Evaluer les pertes dnergie mcanique dans une chaine de transmission dues aux frottements dans les liaisons, aux dissipations thermiques

- Etude de la rversibilit selon les technologies employes


2.3.5.4 Natures et caractristiques des sources et des charges (1re/Term. N3) 2.3.5.5 Caractrisation des changes dnergie entre source et charge : disponibilit, puissance, reconfiguration, qualit, adaptabilit au profil de charge, rgularit (Term. N2)

Ce quon attend de llve : Suite au bilan nergtique dfinit en 2.3.5.3 llve doit tre capable de :

- Comparer les performances des solutions qui permettent dadapter la charge (ou besoin) la source (nergies disponibles).

- Distinguer une architecture passive dune architecture active et les composants associs. - Proposer des solutions damlioration defficacit nergtique par mesure passive. - Proposer des solutions damlioration defficacit nergtique par mesure active. - Dans le cadre de la rgulation, comparer un systme en boucle ouverte et en boucle ferme. - Faire un bilan conomique des solutions proposes.

Ce que ne doit pas faire llve : - Il ne doit pas dterminer les paramtres de rgulation, mais observer les volutions pour des

paramtres prdfinis.

Approches pdagogiques possibles : - Dmarche dinvestigation sur des situations ou systmes diffrents. - Activits brainstorming. - Restitution orale. - Transfrer et gnraliser les rsultats pour tablir les principes tudis. - Pour les systmes forte inertie, on privilgiera les logiciels de simulation (Sinusphy, PSIM,

Automgen V8,).

Exemple dtaill : - Chauffage dun local : proposer le systme dmission de chauffage (chauffage air ou eau ;

ventilo-convecteur, plancher chauffant, radiateur,.) le mieux adapt loccupation de la salle (usage intermittent ou permanent). Prise en compte de linertie thermique : un systme forte inertie correspond un usage permanent (t constante).

- Comparer lnergie consomme par un moteur en dmarrage direct et par variateur. - Observer lvolution de la temprature ambiante dun local en fonction du mode de commande

(boucle ouverte ou ferme). On pourra crer une perturbation. - Bilan nergtique sur linstallation dclairage : amlioration passive : lampe basse

consommation ; amlioration active : dtecteur de prsence et de luminosit.

Ressources et supports possibles : - norme NF EN 16001 (La norme fixe en priorit l'amlioration continue de lefficacit

nergtique) - Doc daccompagnement p 51 (dfinition mesure passive/active). - Logiciel en ligne promodul BAO http://promodul.bao-gp.com/. - Logiciel en ligne regtherm http://www.ac-nancy-

metz.fr/enseign/physique/logiciels/regtherm/index.htm - Fo. acadmique V1 ETT30 : Comportemental nergtique dans le btiment

Prolongements pour les SPE AC-EE- ITEC : - Mettre en uvre les solutions damlioration nergtique par intgration dun automatisme ou

dun systme de rgulation et agir sur les paramtres de rglages (TOR, variation de vitesse, P, PI, PID)


2.3.6 Comportement informationnel des systmes (30h) Caractrisation de l'information : expression, visualisation, interprtation, caractrisations temporelle et frquentielle (1re/Term. N2)

Ce quon attend de llve : - Caractriser un signal (amplitude, valeur moyenne, frquence) - Dterminer laquelle de ces caractristiques porte l'information. - Identifier le fondamental et les harmoniques d'une reprsentation spectrale (frquence et

amplitude). - Associer une reprsentation sinusodale aux paramtres de son expression littrale.

Approches pdagogiques possibles : - Une premire approche transversale peut tre faite paralllement dans les domaines

acoustique et sismique

Exemples dactivits : - Etude acoustique d'une salle - Reprsenter le spectre d'un signal aprs filtrage, partir du spectre du signal non filtr et du

gabarit du filtre. - tablir la relation de proportionnalit entre le dbit de l'eau et la frquence du signal

rectangulaire de la sortie impulsion du clipflow ; Idem avec le compteur du banc lectrique du systme de contrle nergtique. Pour cela on fait varier le dbit d'eau et on visualise l'volution du signal l'oscilloscope.

Ressources et supports possibles : - Fo acadmique : V2 ETC05 - Acquisition et traitement; V2 ETT09b Acoustique

Prolongements pour les SPE EE : - Proposer des solutions damlioration defficacit nergtique afin de rpondre un cadre

rglementaire, norme (ex : Amliorer un btiment pour rpondre la RT2012).

Modles de description en statique et en dynamique (1re/Term. N3)

-non renseign ce jour

Modles algorithmiques : structures algorithmiques lmentaires (boucle, conditions, transitions conditionnelles). Variables. (1re/Term. N3)

Ce quon attend de llve : - Lire ou comprendre un algorithme ou algorigramme. - Ecrire ou modifier un algorithme ou algorigramme partir d'un cahier des charges.

Exemples dactivits : - A partir d'un algorithme existant identifier le segment ncessitant une modification requise par

un nouveau cahier des charges. - A partir d'un diagramme de squence, crire un algorithme permettant de dplacer l'aspirateur

autonome Roomba suivant un parcours prdfini. - A partir d'un diagramme de squence, crire un algorithme permettant de piloter l'AR-Drone

selon un parcours prdfini.

Ressources et supports possibles : - Fo acadmique : V2 ETC05 - Acquisition et traitement

Nota : Ncessit dune troite coordination avec la progression pdagogique en mathmatiques


3.1 STRUCTURE MATERIELLE ET/OU LOGICIELLE (66h)

3.1.1 Choix des matriaux (12h) (Term. N2) Principes de choix, indices de performances, mthodes structures doptimisation dun choix, conception multi contraintes et multi objectifs

Ce quon attend de llve : - Identifier dans un cahier des charges les critres pertinents ncessaires un choix de famille

de matriaux - Identifier et justifier les paramtres (densit, cot, rsistance etc.) conduisant ltablissement

dun indice de performance - Exploiter les rsultats dun diagramme de choix de matriaux tabli partir dindices de

performances

Ce que ne doit pas faire llve : - Calculer un indice de performance

Exemples dactivits : - Comparer les matriaux utiliss pour les crous de roues dun vhicule de comptition (indice

de performance du compromis recherch masse/rsistance mcanique) - Dterminer le % de gain en masse dun produit (en calculant un volume manuellement ou en le

relevant sur une CAO) - A partir dune maquette numrique dun composant et dune masse maximale issue dun CdC,

extraire le volume matire et identifier les familles des matriaux compatibles - Utiliser un indice de performance sur les haubans du viaduc de Millau (Nathan T1 - p58)

Ressources et supports possibles : - Fo. Acadmique V1 ETT14 (pignon de rtroviseur Nissan, compteur deau, winch) - CES Edupack

Prolongements pour la SPE : - En sp ITEC et en AC, on compltera les analyses par lutilisation de la base de donnes sur

les procds dobtention - Le calcul dun indice de performance nest pas au programme mme en spcialit

3.1.2 Typologie des solutions constructives des liaisons entre solides (16h) Caractrisation des liaisons sur les systmes (1re N3) Relations avec les mouvements / dformations et les efforts (Term. N3)

Ce quon attend de llve : - Identifier la liaison thorique associe une solution constructive (spcifique ou lment

standard du commerce) : - en analysant les surfaces en contact (reprsentation, maquette numrique) - en exprimentant les mobilits sur le systme rel

- Identifier les composants standards et connaitre leur rle - Identifier les caractristiques dune liaison : dmontable/indmontable ; rigide/lastique ;

directe/indirecte ; par obstacle/adhrence/cohsion ; complte/incomplte - Dfinir les mouvements dune pice : rotation autour dun axe, translation rectiligne,

mouvement dans le plan, hlicodal. - Dfinir une liaison avec ses degrs de libert (ddl) - Identifier le couple dformation / liaison : lors de la dformation dune structure, langle dun

encastrement reste le mme, langle dune articulation se modifie par le dplacement dun lment au moins.

- Dans une solution constructive, faire le lien entre les efforts transmissibles et les mobilits. Rem : dans le cas dun problme plan, cela se rsume : une liaison qui transmet les efforts et le


moment flchissant est un encastrement, une liaison qui ne transmet que les efforts est une articulation, une liaison qui ne transmet quune seule des deux composantes de leffort est un appui simple.

Exemples dactivits : - Comparer des solutions constructives rpondant aux mmes contraintes de mobilit (glissire :

sur un tiroir, une baie vitre, un ascenseur) - Tracer la position des points caractristiques des solides dun systme dans les positions

extrmes ou intermdiaires de fonctionnement pour en dduire lamplitude des mouvements en lien avec des contraintes dergonomie (porte, pdale...)

- Barrires de parking : dtermination du dimensionnement de la biellette de commande pour garantir une ouverture de 90 (travail sur une pure suivi dune validation ventuelle par paramtrage sous un logiciel comportemental, puis vrification sur le rel)

- Relation amplitude de mouvement de la pdale/ course du potentiomtre sur la commande thrustmaster (relation solutions M, solutions E)

- Exploiter des systmes prsents dans la salle pour reprer les solutions constructives usuelles du commerce : roulements billes, glissires billes, clavettes, paliers, systmes vis-crous, etc.

- Justifier une solution constructive rpondant une contrainte de dconstruction (clipsage, etc.)

Approches pdagogiques possibles : - Lidentification des liaisons se fait en lien avec les reprsentations symboliques - Eviter les approches catalogues lors de la dcouverte des solutions technologiques - Le choix et limplantation de liaisons dans un mcanisme rpond des obligations de

transmission de puissances (sous forme de mouvements et dactions mcaniques) en respectant des contraintes defficacit nergtique et de conditions de vie du produit.

- En lien avec le comportemental, sensibilisation aux pertes dans les liaisons mcaniques et rendements associs. Influence sur les puissances consommes et ventuellement lautonomie des systmes.

Ressources et supports possibles : - Tous les systmes de la salle : Winch, portail automatique, ARdrone, etc. - Mallettes liaisons (pivot, liaison glissires, vis-crou existantes dans les tablissements) - Fo acadmique V2 ETT11 : limites de l'AC en ETT (activit portique)

Ce que ne doit pas faire llve : - Concevoir une liaison partir dun cahier des charges

Prolongements pour la SPE : En sp ITEC : - Concevoir une liaison partir dun cahier des charges (barrires de parking : la gomtrie de la

biellette sera faite sous Solidworks et la validation simule sous mca3D) En AC : - Associer, en construction mtallique, liaisons et assemblages (solutions constructives)

(Eurocodes 3) - Identifier le type de liaison partir dun assemblage poteau/fondation et/ou poteau/poutre en

lamell coll (Eurocodes 5) - Modliser le type de liaison et le type des appuis dun portique en bton arm en lisant le plan

de ferraillage (Eurocodes 2)

Nota : lien avec la physique 233 pour ltude des mouvements


3.1.3 Typologie des solutions constructives de lnergie (16h Term. N2) Systme nergtique mono source Systme nergtique multi-sources et hybride

Ce quon attend de llve : - Identifier les constituants du systme. - Connaitre les caractristiques des constituants du systme - Identifier les diffrents types de structures dassociation de transformateurs et de modulateurs

dnergie (systme mono source et un systme multi sources). - Identifier dans un systme, le(s) effet(s) utile(s), les pertes nergtiques, la source principale,

et le cas chant, les sources dnergie auxiliaires ncessaires au fonctionnement du systme.

Approches pdagogiques possibles : - Etude de dossier technique. - Travail dinvestigation, brainstorming. - Restitution orale. - Transfrer et gnraliser les rsultats pour tablir les principes tudis.

Exemples dactivits : - Identifier la ou les sources dnergies ncessaires au fonctionnement et le caractriser comme

mono ou multi source (Systme dclairage quip de panneaux photovoltaques et raccord au rseau, Luma, Chaudire, centrale de cognration, Chauffe eau solaire individuel, vhicule hybride).

- Classer les systmes par famille.

Ressources et supports possibles : - Doc daccompagnement pages 45 49. - Doc annexe fiches acadmie de Bordeaux. - Fo. acadmique : V2 - ETT 9a couplage des nergies

Prolongements pour la SPE : - Activits adaptables aux supports de spcialit.

Nota : Prconis en premire en prolongement de ltude de la chaine fonctionnelle.

3.1.4 Traitement de l'information (22h) Codage (binaire, hexadcimal, ASCII) et transcodage de l'information, compression, correction. (1re/Term. N3)

Ce quon attend de llve : - Convertir : base 10 vers base 2 et inversement, manuellement et la calculatrice. On se limite

au binaire naturel, sous la forme d'octet ou mot. On se limite la conversion binaire vers hexadcimal et inversement, calculer manuellement et la calculatrice.

- Extraire les codes d'une table ASCII pour crire un message. - Raliser un transcodage simple entre binaire naturel, BCD, ASCII. - Faire la diffrence entre un algorithme de compression sans perte et un algorithme de

compression avec pertes. - Connatre l'existence de diffrentes mthodes de correction d'erreur (raid 5, CD audio) sans

les mettre en uvre.

Exemples dactivits : - Le codage binaire/dcimal peut-tre mis en uvre lorsque les notions de masques et adresses

IP sont abordes dans le domaine des rseaux. - Pour la compression sans perte, on peut montrer l'effet de la compression d'un fichier texte sur

la taille d'un fichier (compression zip).


- Pour la compression avec perte: on enregistre un son non compress (wav) puis compress (mp3) avec Audacity et on compare les tailles de fichiers et les qualits audio. On peut ensuite jouer sur le dbit du plugin MP3 de Audacity pour montrer que cette compression avec perte peut-tre dtecte l'oreille. Une activit quivalente est ralisable avec la compression jpeg en utilisant un logiciel de traitement d'image.

Ressources et supports possibles - Formation acadmique : V2 ETC05 - Acquisition et traitement; V1 ETC13 Mesures

Programmation objet : structures lmentaires de classe, concept d'instanciation. (1re/Term. N2)

Ce quon attend de llve : - Comprendre qu'un objet est une encapsulation d'attributs (variables, caractristiques,

tats) et de mthodes (fonctions, procdures, comportements, services) - Instancier une classe (crer un objet partir du modle/moule) - Modifier les attributs de l'objet cr (attribut : caractristiques de l'objet) - Appeler une mthode de l'objet cr (mthode : ce que peut faire l'objet)

Exemples dactivits : - Dans un premier temps, l'lve peut tre amen utiliser la brique GPS d' AppInventor

(programmation Android) : 1) Il instancie la classe GPS en glissant/dposant la brique de la palette jusqu' l'espace de travail ce qui cre l'objet GPS1. La classe (modle) reste disponible dans la palette pour crer d'autres objets de type GPS 2) Au cours de l'utilisation de l'objet GPS il est amen diffrencier les attributs des mthodes

- Dans un second temps, l'lve peut tre amen instancier la classe liaison srie en JAVA ou autre: 1) Il instancie la classe LiaisonSerie : LiaisonSerie maLiaisonSerie = new LiaisonSerie() ;L'objet maLiaisonSerie est ainsi cr. 2) On modifie les attributs de l'objet : maLiaisonSerie.SetVitesse(9600) ;On envoie une chane de caractres au travers de la liaison srie en utilisant une mthode et en spcifiant la chane de caractres en paramtre : maLiaisonSerie.Envoyer( Hello World ! ) ;

Ressources et supports possibles : - Formation acadmique : V2 ETT10 POO

Traitement programm : structure base de microcontrleurs et structures spcialises (composants analogiques et/ou numriques programmables (1re/Term. N2) Ce quon attend de llve :

- Connatre la structure de base (rle des Processeurs, RAM, ROM, E/S). - Ecrire, complter ou modifier un programme ou une description graphique. - Diffrencier un micro-contrleur (qui se programme) d'un FPGA (dont le comportement se

dcrit ) et d'un processeur signaux mixtes (qui embarque des technologies numrique et analogique programmable).

Ce que ne doit pas faire llve : - Comprendre lexcution d'une instruction l'intrieur du micro-contrleur.

Exemples dactivits : - A partir d'un algorithme, crire un programme permettant de dplacer l'aspirateur autonome

roomba ou l'AR-Drone suivant un parcours prdfini. - En mini-projet, afin de piloter la position d'un projecteur de scne par le mouvement d'un doigt,

remplacer le potentiomtre d'une table de mixage DMX par le curseur sensitif capsens de la carte PsoC pour piloter l'azimut et le panoramique (pan & tilt).


Ressources et supports possibles : - Formation acadmique : V2 ETC05 - Acquisition et traitement

Systmes vnementiels : logique combinatoire, logique squentielle (1re/Term. N3)

Ce quon attend de llve : - Identifier le type de logique (combinatoire, squentielle) - Connatre et utiliser les oprateurs logiques de base (ET/OU/NON). - Raliser des oprations logiques de base sur des mots binaires (principe du masque). - Utiliser un compteur/timer.

Ce que ne doit pas faire llve : - Transformer une structure base de portes ET-NON en une structure base de portes OU-

NON ...

Exemples dactivits : - Compter les impulsions en sortie du capteur de dbit du clipflow (avec un compteur) pendant

une dure prcise et en dduire la frquence puis le dbit ( l'aide de la carte PsoC ou FPGA). - Mesurer la dure entre deux impulsions en sortie du capteur de dbit du clipflow (avec un

timer) afin d'arriver au mme objectif. - Afficher le rsultat sur le LCD.

Ressources et supports possibles : - Formation acadmique : V1 ETC13 Mesures

Traitement analogique de linformation : oprations lmentaires (addition, soustraction, multiplication, saturation) (1re/Term. N1)

Ce quon attend de llve : - Identifier les oprateurs dans une bibliothque de symboles graphiques. - Identifier la nature de l'opration sur un signal ou entre deux signaux.

Exemples dactivits : - A l'occasion de l'tude ou d'utilisation de systmes l'lve peut-tre amen identifier une

fonction ralisant une opration lmentaire. La multiplication se limite une amplification (multiplication par une constante).

- Dterminer la plage de variation possible d'un signal en entre d'un amplificateur sans atteindre la zone de saturation. Par exemple dans le cas de l'amplification d'un signal issu d'un capteur de temprature ou de luminosit.

Ressources et supports possibles : - Formation acadmique : V2 ETT13 - Filtrage

3.2 CONSTITUANTS DUN SYSTEME (94h)

3.2.1 Transformateurs et modulateurs dnergie associs (32h 1re/Term N2 (N3 pour les modulateurs et actionneurs)

Ce quon attend de llve : - Caractriser les entres sorties des composants de la chaine dnergie, - Associer un composant sa fonction dans la chaine dnergie, - Valider le choix dun adaptateur et/ou convertisseur dnergie, - Choisir dans une liste le modulateur adapt un convertisseur dnergie. (niveau taxo3) - Dterminer le choix d'un adaptateur d'nergie (rducteur).


Ce que ne doit jamais faire llve : - Rentrer trop en dtail dans la structure interne des composants de la chaine dnergie.

Approches pdagogiques possibles : - Brainstorming. - Etude de dossier. - Exprimentation sur la complmentarit modulateur/convertisseur. - Transfrer et gnraliser les rsultats pour tablir les principes tudis.

Exemple dtaill : Etude de la chaine dnergie pour ouvrir un portail automatiquement : - Identification des solutions mcaniques (moteur, vrin, ouvrant, coulissant,). - Pour une solution donne, mettre en service le modulateur associ lactionneur (variateur de

vitesse pour moteur, contacteur pour motorducteur, vanne hydraulique pour vrin,). - Mesurer les nergies entrante et sortante du modulateur. - Comparer et classer diffrentes solutions technologiques suivant leurs performances

nergtiques.

Ressources et supports possibles : - Tous les systmes de conversion dnergie prsents dans ltablissement.

Prolongements pour la SPE : - Assemblage des composants - Etude de diffrents systmes de transmissions mcaniques.

Nota : Attention, dans le BO, les ventilateurs, pompes, compresseur, ne rpondent pas la dfinition convertir lnergie (exemple : pour un groupe moto pompe, le moteur (actionneur) convertit lnergie et la pompe (effecteur) agit sur la matire duvre, circulation du fluide). Dans une chaudire, cest le brleur qui convertit lnergie et non la chaudire dans son ensemble.

3.2.2 Stockage dnergie (20h 1ere/Term. N2)

Ce quon attend de llve : - Identifier les grandeurs dentre - sortie des composants de stockage. - Classer les composants selon la forme dnergie stocke (lectrique, thermique, chimique,

mcanique,.). - Caractriser les flux selon les modes de fonctionnement (nergie emmagasine/restitue). - Etablir la relation physique associe au moyen de stockage (en relation avec le programme de

physique).

Ce que ne doit pas faire llve : - Voir prolongement de la sp

Approches pdagogiques possibles : - On peut saider de logiciels de simulation (Sinusphy, PSIM, Automgen V8,). - Activit de travaux dirigs et/ou pratiques sur diffrents constituants de stockage.

Exemples dactivits : - Analyse de systmes intgrant des champs de rflexion varis tel que :

o volant dinertie : nergie mcanique. o Mur inertie, matriaux changement de phases : nergie thermique. o Batterie, condensateur : nergie lectrique. o Pile combustible : nergie chimique.

- Mettre en vidence le bilan nergtique dune unit de stockage dnergie (mesure des temps de charge/dcharge dune batterie ou dun ballon dECS, prise en

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3836 Fiches Ett Acad Nantes v8 Avril2013