TECHNOLOGIE | 3°entraînement

Je m'interroge

1. Indiquez la période d'invention de ces objets techniques.

Objets techniques Date de l'inventionRayon X 1895IRM 1970Tensiomètre 1905Moniteur multi-paramètres 1990Prothèse de la hanche 1951Cœur artificiel 1982

2. Indiquez des progrès techniques ayant permis la conception d'un IRM. (Doc. 1)Le principe de l'imagerie par résonance magnétique est connu depuis 1946, mais ce sont les progrès réalisés en informatique et en électronique qui ont permis le développement de ce type d'appareil.

3. Précisez les avantages d'un moniteur multi-paramètres par rapport à un tensiomètre. (Doc. 2)Les moniteurs multi-paramètres mesurent de nombreuses données comme la fréquence cardiaque, la température, la respiration, la pression du sang... Le regroupement de toutesces informations sur un seul écran permet au personnel soignant de connaître rapidement l'état de santé d'un patient.

4. Listez des contraintes auxquelles ont été confrontés les concepteurs d'un cœur artificiel. (Doc. 3)

Exemples de contraintes auxquelles ont été confrontés les concepteurs d'un cœur artificiel :

- le risque de rejet, qui dépend essentiellement de la réaction immunologique du receveur contre l'organe greffé. Cette réaction de défense immunologique est trèsproche de celle générée au cours de la défense contre une infection. Les matériaux choisis pour réaliser le cœur artificiel doivent pouvoir être tolérés par le corps humain ;- le poids, lié aux différents éléments constituant un cœur artificiel (moteur, pompes, batteries...), doit se rapprocher du poids d'un cœur humain. Les derniers prototypes de cœur artificiel pèsent 1,2 kg, soit quatre fois le poids d'un cœur humain ;- le bruit, le moteur et les pompes doivent fonctionner silencieusement pour ne pas gêner le patient ;- la taille, elle doit être adaptée à la taille du corps humain ;- l'autonomie, la durée de vie des batteries doit être la plus longue possible.

L'évolution des objets techniques Les énergies mise en œuvre Ch5 - L'évolution des objets techniques

1. Les progrès techniquesQuelles sont les inventions et les innovations qui ont fait évoluer les objets techniques ?

Les connaissances « inventions et innovations » sont associées à la capacité : Situer dans le temps les inventions en rapport avec l'objet technique étudié. Cette double page montre la différence qu'il existe entre ces deux mots.

► Les inventionsDoc. 1 L'évolution des appareils de reproduction du sonLes appareils de reproduction du son font partie de l'environnement proche de l'élève. Il serait intéressant de pouvoir leur montrer concrètement un ou plusieurs de ces objets.

1. Relevez les principes techniques ayant permis l'invention de ces quatre familles d'appareils de reproduction du son.

Les quatre principes techniques ayant permis l'invention de ces quatre familles d'appareils de reproduction du son sont :

- la reproduction mécanique du son ;- la reproduction magnétique du son ;- la reproduction optique du son ;- le traitement numérique du signal.

2. Citez de façon chronologique cinq supports qui ont permis de stocker de la musique.Les cinq supports qui ont permis de stocker de la musique sont : le cylindre, le disque, la bande magnétique, le CD-ROM, la mémoire électronique.

3. Indiquez le progrès apporté à l'utilisateur par le disque en vinyle par rapport au cylindre en cire d'abeille.

Le principal avantage est la résistance aux chocs et à l'usure du disque en vinyle par rapport au cylindre en cire d'abeille. Un autre avantage est le stockage, les disques prennent moins de place à stocker que les cylindres.

4. Listez les avantages procurés par le stockage du son sous forme numérique par rapport aux autres supports.

Le principal avantage que procure le stockage du son sous forme numérique par rapport aux autres supports est le gain de place. D'autres avantages peuvent être cités comme l'absence d'usure du support, la facilité de recherche d'un morceau de musique...

5. Décrivez l'évolution du design et de l'ergonomie de ces appareils depuis 1964.La réduction de la taille est un élément déterminant du design de ces appareils. Les formes s'arrondissent également et l'appareil devient de plus en plus compact. La façon d'actionner les fonctions de l'appareil se modifie avec des touches sensitives multi-fonctions.

► Les innovationsDoc. 2 Des innovations apportées à la bicyclette depuis le xix e siècle

a. Des innovations apportées depuis deux siècles.

L'illustration montre un vélo de course en cadre en fibre de carbone, des bulles montrent quelques innovations apportées au vélo depuis son invention.

b. L'évolution du deux rouesCe document permet par comparaison de repérer l'évolution du vélo. Il est possible également de demander aux élèves de compléter cette frise par d'autres vélos, de demander de les placer chronologiquement et de préciser le ou les éléments ayant permis son évolution par rapport au modèle antérieur.

1. Placez sur un axe chronologique les innovations apparues sur la bicyclette de 1800 à 1900 (a).

2. Indiquez quelle innovation a permis à l'utilisateur d'arrêter de pédaler dans une descente (a).

La roue libre a permis à l'utilisateur d'arrêter de pédaler dans une descente.

3. Précisez le progrès technique apporté par un cadre en fibre de carbone par rapport à un cadre en acier (a).

Le principal progrès qu'apporte un cadre en fibre de carbone par rapport à un cadre en acier est sa légèreté tout en offrant une très bonne résistance.

Les objets réalisés en fibres de carbone surpassent l'aluminium et l'acier en terme de résistance. En combinaison avec d'autres matériaux de haute performance, les matériaux à fibres de carbone offrent un maximum de rigidité. Mais cela peut aussi se révéler comme un désavantage. Une fois endommagé, un stratifié en fibres de carbone ne peut enprincipe pas être réparé. En outre, la fabrication des pièces moulées en fibres de carboneest très coûteuse et n'est souvent pas rentable pour des productions en série.

4. Recherchez une innovation récente (après 1980) mise en œuvre sur la bicyclette.Plusieurs innovations sont apparues sur la bicyclette depuis 1980, il est possible de citer le freinage à disque, les fourches à suspension, et plus récemment l'assistance électrique.

5. Pour chacune des bicyclettes, repérez un élément ayant permis son évolution par rapport au modèle antérieur (b).

Principale évolution

Principaleévolution

Draisienne1818

Le pédalier Grand-Bi 1860

La chaîne Bicyclette de Lawson 1879

D'autres éléments comme les matériaux utilisés, le système de direction et de freinage peuvent également être cités.

2. La durée de vie des objets techniques.Pourquoi de nouveaux objets techniques sont-ils créés tandis que d'autres disparaissent ?

► Le cycle de vie économique d'un objet techniqueDoc. 1 L'évolution des appareils photos

a. Dates de mise sur le marché d'appareils photosLes quatre appareils présentés dans le document mettent en évidence l'évolution des appareils photos. Le site http://www.digicamhistory.com/, en anglais, montre de manière exhaustive cette évolution.

b. Une analyse des ventes d'appareils photosL'introduction présentant les ventes d'un magasin créé au début du xixe siècle est bien sûr fictive, mais plausible ; les dates indiquées sont exactes et c'est bien en 2002 que la vente des appareils photos numériques a dépassé celle des appareils photos à pellicule. Selon le cabinet d'études IDC, 3 millions d'appareils photos numériques ont été vendus pendant le quatrième trimestre 2002 aux États-Unis, soit 50 % de plus qu'en 2001. En France, en 2001,580 000 unités ont été vendues et plus d'un million en 2002. La croissance des ventes d'appareils photos numériques a pour la première fois ralenti en 2004, une des causes étant la généralisation des téléphones portables avec option photo. Les 74 millions d'appareils vendus dans le monde en 2004 correspondent en effet à une hausse de 51 %, alors que la croissance avait atteint 71 % en 2002 et 2003. (source : http://www.lexpansion.com)

1. Indiquez l'un des inconvénients lié à l'utilisation des appareils photos avec exposition sur plaques en métal ou en verre (a).

Le principal inconvénient est le temps d'exposition qui est de vingt à trente minutes pour chaque photographie.

2. Donnez deux raisons expliquant le succès commercial du Brownie 1 en 1900 (a).Les deux principales raisons sont son prix faible et un usage facilité grâce à l'utilisation d'un film en négatif (pellicule).

3. Repérez les évolutions techniques entre le Brownie 1 et le Nikon F (a).Les principales évolutions sont la possibilité de prendre des photographies en couleur, de changer les objectifs et de pouvoir être automatisé. Ce type d'appareil photo dit « Reflex » permet de visualiser exactement l'image qui sera imprimée sur la pellicule.

4. Indiquez à quelle date la vente des appareils photos numériques a dépassé celle des appareilsphotos à pellicule (b).

L'analyse de la courbe représentant le cycle de vie économique de ces appareils photos montre que la vente des appareils photos numériques a dépassé celle des appareils photos à pellicule en 2002.

5. Citez deux avantages liés à l'utilisation des appareils photos numériques justifiant leur succès commercial (b).

Plusieurs avantages expliquent le succès des appareils photos numériques comme :- la facilité d'utilisation ;- la possibilité de ne conserver que les photos intéressantes ;- la possibilité de stocker un grand nombre de photos ;- de pouvoir les envoyer rapidement à un destinataire...

► Les conditions d'apparition, de réussite, de disparition d'un objet techniqueL'apparition et l'utilisation d'un objet technique par un grand nombre de personnes ne sont possibles que s'il est acceptable d'un point de vue technique, social, économique et industriel.

Doc. 2 Un problème d'industrialisationCe problème d'industrialisation est illustré par la fermeture à glissière. La mise au point d'une machine capable de fabriquer les petits crochets qui constituent la fermeture à glissière a été très délicate. Plusieurs tentatives et un effort financier important ont éténécessaires entre 1893 et 1912.

1. Indiquez la nature du problème posé par la fermeture à glissière.C'est à cause d'un problème d'industrialisation que la fermeture Éclair, inventée en 1893,n'a pu être produite en série qu'à partir de 1912.

2. Donnez des exemples d'évolutions techniques de ces fermetures à glissières (forme, matériau, taille...).

L'évolution technique des fermetures à glissière est principalement visible dans le choix des matériaux utilisés : des fermetures à glissière existent en matériaux plastiques. La taille et la forme ont également évolué. Ces évolutions techniques répondent le plus souvent à un besoin lié à l'esthétique du vêtement support de la fermeture.

Doc. 3 Un problème techniquea. Une suite de machines à vapeur

Ce document permet de retracer les premières évolutions des machines à vapeur. L'exploitation de nombreuses mines de charbon en Angleterre a favorisé leur développement. Ces machines ont d'abord été destinées à pomper l'eau des mines et à en remonter mineurs et minerais.

b. Machinée vapeur de WattLe document b montre une représentation de la machine à vapeur de Watt. Cette représentation présente dans le CD-ROM a été réalisée avec le logiciel SketchUp. Pour visualiser cette machine en fonctionnement il est nécessaire d'installer le module SketchyPhysics téléchargeable gratuitement sur http://code.google.eom/p/sketchyphysics/Il est également possible de visualiser le fonctionnement des machines présentées dans ledocument asur:- http://www.animatedengines.com/newcomen.shtml pour la machine de Newcomen ;- http://fr.wikipedia.Org/wiki/Fichier:Denis_Papin_piston_anim.gif pour la machine de

Papin ;- http://library.thinkquest.org/C006011/english/jsites/steam_thomas_savery.php3 pour la machine de Savery.Une vidéo de la machine de Newcomen en fonctionnement est visible sur le site http://www.youtube. com/watch?v=3yA2KB66hCM.Elle permet de visualiser des problèmes d'étanchéité.

1. Repérez sur cette machine un élément où l'étanchéité doit être assurée.L'étanchéité doit particulièrement être assurée dans les zones où la vapeur est présente,c'est-à-dire dans le piston et les tuyaux transportant la vapeur, et notamment aux points de jonction des différentes pièces.

2. Repérez les éléments de cette machine nécessitant pour leur fabrication de grandes tôles en métal.

De grandes tôles sont nécessaires pour réaliser la chaudière et le piston.

3. Décrivez, à l'aide de l'Annexe 2 p. 117, le principe technique permettant de transformer le mouvement du piston en mouvement de rotation.

La transformation du mouvement du piston en mouvement de rotation utilise le principe « bielle manivelle ». Le mouvement de translation (va-et-vient) du piston est transmis à la bielle qui le transforme en mouvement de rotation par la manivelle.

3. La prise en compte de la protection de l'environnement.Quelles contraintes environnementales doivent respecter les objets techniques ?

► Les impacts de l'homme sur l'environnementDepuis toujours l'homme a puisé dans son environnement naturel des ressources pour satisfaire ses besoins. Les documents présentés illustrent les conséquences d'une exploitation massive de ces ressources.

Doc. l L'exploitation minièreLa mine d'Aitik est la plus grande mine de cuivre d'Europe en activité. Elle est située à 60km au nord du cercle polaire arctique, dans le nord de la Suède. Elle dispose d'une réserve de 213 millions de tonnes de minerai. Il est extrait environ 18 millions de tonnes de minerai par an, permettant de produire environ 60 000 tonnes de cuivre.À l'heure actuelle, les résidus couvrent une superficie de 13 kilomètres carrés. L'activité minière est dangereuse pour les eaux douces car les contaminants s'infiltrent dans les eaux souterraines. Ainsi, elle ne menace pas seulement l'écosystème du site même, mais aussi toutes les eaux souterraines et les habitants en aval.Des mesures pour limiter la pollution de l'environnement sont prises, comme des bassins de décantation et le reboisement de certaines zones.

1. Donnez des exemples de modification de l'écosystème dus à une exploitation minière.La modification la plus visible est la déforestation qui détruit des sites sensibles, notamment l'habitat d'espèces animales sauvages.L'autre modification est due à la contamination des nappes phréatiques par des

écoulements acides qui détruisent toute vie naturelle (poissons, oiseaux, etc.).

2. Citez quatre métaux obtenus à partir d'une exploitation minière.Les principaux métaux obtenus à partir d'une exploitation minière sont :

- l'or (bijoux, électronique, médecine dentaire...) ;- l'argent (bijoux, photographie, électronique, alliages...) ;- le platine (joaillerie, catalyseurs, électronique...) ;- le fer (sidérurgie, production d'acier...) ;- le nickel (production d'acier inoxydable...) ;- le cuivre (électricité, bâtiment, transports...) ;- le plomb (batteries, munitions, industrie chimique...) ;- le zinc (production d'acier inoxydable, laiton, alliages...) ;- l'étain (soudures, fer blanc, alliages...) ;- le cobalt (superalliages, aimants, céramique...) ;- l'aluminium (transport, emballages...) ;- le palladium (catalyseurs, électronique, médecine dentaire...).

3. Proposez une solution permettant d'obtenir des métaux autrement que par l'exploitation minière.

La solution permettant d'obtenir des métaux autrement que par l'exploitation minière estle recyclage.

Doc. 2 La pollution de l'air et de l'eauLa pollution de l'air et de l'eau dépend des sources d'émissions locales mais aussi de la diffusion et du transport des polluants. Les sources de pollution peuvent être naturelles ou dues aux activités humaines.

a. Pollution de l'eauExemples de pollution de l'eau d'origine naturelle :

- catastrophes naturelles comme le volcanisme ;- décomposition d'un animal mort...

Exemples de pollution de l'eau due aux activités humaines :- les exploitations agricoles industrielles : qui rejettent divers produits présents dans les engrais ;- l'industrie et ses sous-produits, comme des produits chimiques et des hydrocarbures ;-les eaux usées...

Des catastrophes écologiques comme les accidents de pétroliers ont sensibilisé la population sur ce type de pollution.

b. Pollution de l'airExemples de pollution d'origine naturelle :

- volcanisme ;- feux de forêt ;- décomposition biologique ;- pollinisation...

Exemples de pollution due aux activités humaines :- les installations fixes de combustion (centrales thermiques, chaudières et fours industriels, installations de chauffages urbains et domestiques) ;- le trafic routier et aérien ;- l'incinération des déchets ;- les installations industrielles et artisanales (métallurgie, sidérurgie, raffineries, pétrochimie, cimenteries, chimie) ;- l'agriculture et l'élevage.

C'est au XIXe siècle qu'une pollution visible, importante et chronique a recouvert les villesde la révolution industrielle, celle-ci étant due à l'utilisation importante de charbon, comme la photographie le montre.

1. Indiquez la nature des rejets émis par ces cheminées d'usines.Les rejets émis par ces cheminées d'usines au début du XIXe siècle sont principalement dus à la combustion du charbon. Cette combustion provoque des rejets comme le dioxyde de carbone (C0

2) responsable de l'effet de serre et le dioxyde de soufre (S0

2) irritant

les muqueuses et pouvant provoquer des problèmes respiratoires.

2. Proposez des solutions permettant de limiter les rejets de polluants dans l'air et dans l'eau.De nombreuses solutions permettent de limiter les rejets de polluants dans l'air et dans l'eau mais elles dépendent de la nature du polluant.

Exemples de mesures pour lutter contre la pollution de l'eau :- procédé de fabrication limitant la consommation ou la pollution de l'eau ;- séparation des eaux (pluviales, sanitaires...) ;- création d'une station d'épuration ;- création de bassin permettant de récupérer le polluant en cas de fuite ;- limiter et sécuriser le transport des matières polluantes. Exemples de mesures pour lutter contre la pollution de l'air :- utilisation de combustibles ou procédés limitant les émissions ;- recyclage éventuel des gaz ;- filtrage des fumées ;- caractéristiques des systèmes mis en place pour assurer une bonne diffusion des effluents (hauteur et diamètre des cheminées, vitesse d'éjection...). Calcul de la hauteur des cheminées prévue par les textes réglementaires...

3. Indiquez les conséquences pour l'environnement du naufrage d'un pétrolier.Tous les écosystèmes en contact avec les hydrocarbures sont concernés, comme la faune sous-marine et les oiseaux se nourrissant grâce aux ressources provenant de la mer. Par exemple pendant les 15 jours ayant suivi le naufrage du pétrolier Amoco Cadiz, 13 000 oiseaux morts ont été comptabilisés.

► Le développement durableLe développement durable est un processus visant à allier le développement des sociétés et la protection de l'environnement.

Doc. 3 Les trois « piliers » du développement durableC'est en 1980 qu'apparaît pour la première fois la notion de « développement durable », traduite de l'anglais « sustainable development » dans un rapport publié par l'Union internationale pour la conservation de la nature. En 1987, une définition du développementdurable est proposée par la Commission mondiale sur l'environnement et le développement(rapport Brundtland). C'est au deuxième sommet de la Terre, à Rio de Janeiro en 1992, que cette définition sera modifiée par la définition des « trois piliers » devant être conciliés dans une perspective de développement durable : en intégrant le progrès économique, la justice sociale et la préservation de l'environnement, en anglais les trois P : profit, people, planet.

1. Citez les trois piliers à prendre en compte dans une stratégie de développement durable.Une stratégie de développement durable vise à respecter simultanément trois piliers :

- le pilier écologique : il s'agit de gérer les ressources que nous offre la Terre avec en priorité un climat régulé et acceptable pour notre organisme, de l'air et de l'eaude qualité conformes à notre physiologie et une énergie et des matières premières en quantité suffisante ;- le pilier économique : un développement durable ne peut fonctionner que dans un système économique qui fonctionne correctement ;- le pilier social : l'enjeu du développement est de faire accéder toute l'humanité à des conditions de vie décentes.

2. Citez les trois finalités sociales du développement durable.Les trois finalités sociales du développement durable sont la lutte contre la pauvreté, les inégalités et l'exclusion.

3. Proposez un exemple d'exploitation minière permettant de concilier les piliers économiques et écologiques.

Les dirigeants de certaines exploitations minières mettent en place des procédés limitantde rejets polluants dans l'eau et l'air. Dans le cas de mine à ciel ouvert, les résidus sont recouverts de terre afin d'être reboisés.

Doc. 4 Des mesures pour favoriser un développement durableCe document précise quelques dates importantes où des décisions ont été prises, le plus souvent au niveau mondial, pour favoriser un développement durable.

1. Indiquez quelle mesure a été prise en 1987 pour protéger la couche d'ozone.En 1987, le protocole de Montréal a été signé par 24 pays (en 2009, ils sont 191 pays). C'est un accord international visant à réduire et à terme éliminer complètement les substances qui appauvrissent la couche d'ozone. Ce protocole impose la suppression de l'utilisation des CFC (chlorofluorocarbures) utilisés dans plusieurs secteurs industriels comme : l'industrie du froid, l'industrie des nettoyants industriels, l'industrie des propulseurs, l'industrie des mousses isolantes.

2. Recherchez sur le site Internet www.agenda21france.org les six axes d'engagements sur lesquels les collectivités peuvent appuyer leurs actions.

Le comité 21 propose six axes d'engagements sur lesquels les collectivités peuvent appuyer leurs actions :

- la lutte contre le changement climatique ;- la préservation de la biodiversité ;- le respect de la diversité culturelle et la lutte contre les exclusions ;- le soutien aux filières environnementales et à l'économie sociale ;- la coopération internationale ;- l'éducation au développement durable.

L'Agenda 21 (ou Action 21) est un plan d'action pour le xxie siècle adopté par 173 chefs d'État lors du sommet de la Terre, à Rio, en 1992. Ce plan d'action décrit les secteurs où le développement durable doit s'appliquer dans le cadre des collectivités territoriales (mairies, départements, régions...).

4. Les solutions techniques du futur.Quels seront les objets techniques du futur ?

Ce sont l'apparition de nouvelles technologies et de nouveaux besoins qui permettent de présager quels seront les objets techniques du futur.

► La veille technologiqueUne veille technologique permet d'anticiper l'évolution des objets techniques. Sa mise en œuvre consiste à collecter, organiser, stocker puis analyser les informations concernant l'évolution des connaissances et des savoir-faire scientifiques, techniques, industriels et économiques relatifs à une famille d'objets techniques (découvertes, inventions, innovations). Les informations collectées peuvent provenir de publications (scientifiques ou techniques) ou de brevets déposés.

Doc. 1 Les moyens d'informationa. L'INPI

L'INPI est un établissement public, placé sous la tutelle du ministère de l'Économie, de l'Industrie et de l'Emploi. Il délivre les brevets, marques, dessins et modèles et donne accès à toute l'information sur la propriété industrielle et les entreprises. En 2008, 16 707 brevets, 73 956 marques, 83 563 dessins et modèles ont été déposés en France.Cet organisme est informé de tous les nouveaux objets, principes techniques pouvant apparaître ; il se propose dans le cadre d'une veille technologique de tenir informées les entreprises qui le souhaitent des nouveautés correspondant à leur secteur d'activité.

b. Les flux RSSCes deux dessins mettent en évidence le gain de temps pour un utilisateur abonné à un flux RSS qui désire être informé de nouvelles parutions sur certains sites web.

1. Précisez pour une entreprise l'intérêt de connaître les brevets déposés par ses concurrents (a).

L'intérêt de connaître les brevets déposés par ses concurrents est de mieux connaître leur niveau technologique. Ce type d'information aide à planifier les projets en cours, pourrattraper un retard par exemple ou mettre en place de nouveaux projets pour prendre de

l'avance sur la concurrence.

2. Expliquez pourquoi une veille technologique utilisant des flux RSS permet de gagner du temps(b).

Une veille technologique utilisant des flux RSS permet de gagner du temps :- sans flux RSS, les utilisateurs doivent se connecter sur un site pour vérifier de nouveaux contenus ;- avec flux RSS, les nouveaux contenus sont automatiquement délivrés à l'utilisateur.

3. Indiquez une autre source d'informations qu'Internet pour mettre en place une veille technologique.

Les entreprises s'abonnent également à des revues scientifiques ou techniques liées à leur secteur d'activité. Dans certaines entreprises, une documentaliste est chargée de recenser toutes les publications et de trier l'information avant de la diffuser aux personnes pouvant être concernées.

► Les technologies de demainDe nombreux laboratoires de recherche et bureaux d'études étudient des solutions techniques qui préfigurent les objets du futur. De nouvelles technologies apparaissent, comme les nanotechnologies qui concernent l'assemblage de matériaux à l'échelle nanométrique (nm) pour produire de nouveaux matériaux ou des objets microscopiques, oula mise au point de solutions hybrides qui consistent à associer plusieurs technologies entre elles (mécatronique pour mécanique et électronique). L'évolution de la gestion, du traitement et de la transmission de l'information constituera une donnée majeure des technologies de demain.

Doc. 2 Les nanotechnologiesLes nanotechnologies et les nanosciences sont l'étude, la fabrication et la manipulation destructures, de dispositifs et de systèmes matériels à l'échelle de moins d'une quarantainede nanomètres. Le document montre un matériau apparenté aux nanotechnologies, dont quelques applications commencent à être développées.Un document, « Du monde macroscopique au nanomonde, ou l'inverse », montrant des objets de la taille du nanomètre, peut être téléchargé sur le site http://www.cea.fr/technologies/le_nanomonde_ de_la_science_aux_applications

1. Indiquez l'avantage des nanofibres par rapport à l'acier.Les nanofibres sont 10 fois plus résistantes que l'acier à poids égal.

2. Recherchez quels dangers pour la santé peuvent représenter les objets techniques utilisant des nanofibres lors de leur fabrication ou de leur destruction.

Le principal danger potentiel est l'inhalation de ces nanofibres.Des recherches sont menées actuellement pour étudier le devenir des nanoparticules et nanofibres si elles étaient inhalées. Lors de la fabrication utilisant des nanomatériaux, lesprocédés de travail sont très similaires à ceux recommandés pour tout produit chimique dangereux. Il faut aussi veiller à automatiser les étapes du procédé, capter les polluants à

la source, filtrer l'air des locaux avant rejet dans l'atmosphère, et équiper individuellement chaque travailleur d'une protection respiratoire et cutanée.Dans le cas du consommateur, il s'agit d'éviter qu'il soit mis en contact avec un produit potentiellement dangereux. Ainsi, tout est mis en œuvre pour que les produits grand public ne contiennent pas de nanoparticules libres et pour éviter qu'un produit n'en génère, par exemple lorsqu'il vieillit ou se dégrade.

3. Repérez sur votre cédérom deux éléments naturels dont la taille est exprimée en nanomètre.Les deux éléments dont la taille est exprimée en nanomètre sont l'ADN (environ 3 nm) et l'atome (environ 0,3 nm).

Doc. 3 La commande par la penséeIl est nécessaire de visualiser le film sur le cédérom décrivant le fonctionnement de cette interface et les pistes d'application possibles. Il est également possible de télécharger le dossier de presse complet à l'adresse suivante: http://www.inria.fr/actualites/espace-presse/pdf/dp-inria-openvibe.pdf

1. Décrivez le principe de fonctionnement de ce dispositif.Ce dispositif permet de traiter les signaux électriques liés à l'activité cérébrale et de lestraduire en commande pour des machines. Il permet ainsi à une personne de communiquer avec un ordinateur ou tout système automatisé sans utiliser ses mains pour activer boutonou télécommande, sans recourir à sa force musculaire.

2. Indiquez pour quelles raisons cette recherche est mise en œuvre conjointement par l'INRIA et IÏNSERM.

Cette recherche est mise en œuvre conjointement par l'Institut national de la santé et de la recherche médicale (INSERM) et l'Institut national de recherche en informatique et automatique (INRIA). Cette collaboration comme dans le cas de solutions hybrides permet de mutualiser les connaissances de deux secteurs d'activités, la médecine et l'automatisme.

3. Imaginez d'autres applications de la vie courante pouvant intégrer cette technologie.Cette technologie permet d'envisager de nombreuses applications pouvant être utilisées pour l'assistance à des personnes handicapées motrices. Des applications peuvent également être développées dans le multimédia (pour le jeu vidéo ou la réalité virtuelle), et de manière plus générale pour faciliter toute interaction avec un système automatisé (en robotique, en domotique...).

TECHNOLOGIE | 3° | Étape 5vérification

QCMUne seule bonne réponse par question.Q1. Une invention, c'est: la découverte de lois physiques et de principes techniques.� l'amélioration de lois physiques et de principes techniques.� l'exploitation d'un brevet.

Q2. Une innovation, c'est :� la mise à disposition d'un objet technique à des utilisateurs. la mise en œuvre d'un nouveau procédé ou d'une nouvelle solution technique dans la réalisationd'un objet technique.� la découverte de lois physiques et de principes techniques.

Q3. Le développement durable, c'est : un processus visant à allier le développement des sociétés et la protection de l'environnement.� une loi qui interdit l'utilisation des ressources naturelles.� un processus visant à stopper toutes les activités industrielles.

Q4. Une veille technologique :� permet d'anticiper la mise sur le marché d'un nouvel objet technique. permet d'anticiper l'évolution des objets techniques.� consiste à attendre le budget permettant de concevoir un nouvel objet.

Q5. Le cycle de vie économique d'un objet technique :� correspond aux étapes de conception, de fabrication, de vente, d'utilisation et de destructiond'unobjet technique.� est un indicateur qui permet de comparer la puissance économique entre pays. correspond à la période pendant laquelle un objet technique est mis à disposition des utilisateurs.

TECHNOLOGIE | 3° | Étape 5réinvestissement

4. L'évolution des technologies permettant la diffusion du savoirPour illustrer le fonctionnement de la presse de Gutenberg, il est possible de visualiser une vidéo montrant cette presse en fonctionnement sur le site suivant : http://espace-gutenberg.com/ Le lien vers la vidéo est sur la première page :

L'évolution des objets techniques Les énergies mise en œuvre L'évolution des objets techniquesL'évolution des objets techniquesL'évolution des objets techniquesL'évolution des objets techniquesL'évolution des objets techniquesL'évolution des objets techniquesL'évolution des objets techniquesL'évolution des objets techniquesL'évolution des objets techniques

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http://www.youtube.com/watch?v=7URI9igG03U Une vidéo de la machine permettant la numérisation automatique d'un livre est disponible sur le site du fabricant : http://treventus.com/buchscanner_scanrobotJotos.html (liens en bas de page).

a. Indiquez quel moyen était utilisé pour reproduire un livre avant l'invention de l'imprimerie.

Le seul moyen pour reproduire un livre avant l'invention de l'imprimerie était de le recopier à la main.

b. Précisez pour quelle raison l'homme a cherché à inventer des machines permettant de reproduire des livres.

Les machines permettant de reproduire des livres permettent de diffuser rapidement, à un grand nombre de personnes et à moindre coût des livres.

c. Indiquez les principaux matériaux utilisés pour fabriquer ces deux machines.La presse de Gutenberg utilise principalement du bois, matériau facilement disponible et pouvant être façonné avec les outils de l'époque. La machine permettant la numérisation automatique d'un livre est constituée d'un ordinateur et d'un scanneur, sa fabrication nécessite l'utilisation de nombreux matériaux en métal et en matières plastiques, les composants électroniques mis en œuvre sont réalisés à partir de silicium.

d. Listez les évolutions technologiques qui ont favorisé le développement de la numérisation des livres.

C'est Internet qui a favorisé le développement de la numérisation des livres. Certaines grandes bibliothèques proposent la consultation de livres numérisés. Un moteur de recherche sur Internet en février 2010 a déjà numérisé 12 millions de livres. Ce moteur de recherche a recensé 174 millions d'ouvrages à travers le monde, il aurait des accords pour en numériser 42 millions.

5. L'exploitation des informations d'une veille technologiqueLes informations ci-dessous sont extraites d'une veille technologique mise en œuvre par une entreprise spécialisée dans la conception de véhicules individuels pour la ville.

a. Indiquez deux principes techniques communs à ces quatre objets.Le principal principe technique commun est le fait qu'ils sont munis d'un dispositif leur permettant de rester en équilibre sans intervention humaine. D'autres principes techniques comme l'utilisation de roues, de transmission à partir d'un moteur électrique, de stockage d'énergie... sont également communs à ces quatre objets.

b. Précisez le progrès que peuvent apporter ces objets par rapport à un vélo à assistance électrique.

Ces objets ne nécessitent aucun effort de la part de l'utilisateur, il n'est pas nécessaire non plus de savoir faire du vélo puisque c'est le véhicule qui recherche automatiquement l'équilibre à la place de l'utilisateur. Ils occupent moins de place qu'un vélo et peuvent être rangés aisément dans un bureau.

c. Indiquez quelle action doit effectuer l'utilisateur de l'Énicycle pour changer de direction.

Comme le montre la vidéo, pour changer de direction, il suffit d'appuyer plus ou moins fort avec le pied sur la pédale du côté de la direction choisie.

d. Recherchez une vidéo montrant le fonctionnement de Murata boy et Murata girl et indiquez l'intérêt de connaître les solutions mises en œuvre dans ces objets lors de la conception d'un nouveau véhicule à une roue.

Plusieurs vidéos sont facilement accessibles à l'aide d'un moteur de recherche en saisissant les mots-clés « Murata boy et Murata girl ». Le site de l'entreprise Murata http://www.murata.eu/ propose aussi des vidéos.Grâce à ces deux maquettes de véhicules, cette entreprise montre qu'elle maîtrise la technologie de systèmes permettant de contrôler l'équilibre de ce type de véhicules. Cette technologie peut être mise en œuvre sur d'autres véhicules, comme ceux à une roue, ou d'autres objets.

e. Recherchez une vidéo montrant le fonctionnement du Honda U3-X, décrivez à l'aide d'un schéma la solution mise en œuvre permettant un déplacement latéral.

Sur le site de l'entreprise Hondahttp://www.honda.fr/u3-x/index.htmlune vidéo montre le fonctionnement et explique le déplacement latéral du véhicule.

À partir de cette vidéo, il est possible de dessiner un croquis :

f. Expliquez l'intérêt pour l'inventeur de l'Énicyle d'avoir déposé un brevet.L'inventeur de l'Énicyle a déposé un brevet. Il lui garantit la protection de son invention pour une certaine durée et d'avoir l'entière jouissance de son procédé et des intérêts qui en découlent. Ce brevet permet d'intenter des actions en justice

en cas d'utilisation par un tiers sans autorisation préalable. Il permet aussi d'accorder une autorisation à un exploitant qui le souhaite en échange d'une rémunération.

6. L'évolution des téléviseurs

a. Tracez un graphique montrant l'évolution du nombre de téléviseurs en service en France entre 1934 et 1958.

1934 5001945 10001950 3 7941953 59 9711954 125 0881958 1 000 000

b. Reportez sur ce graphique cinq évolutions de principes techniques.Errata : Il n'y a pas eu cinq évolutions de principes techniques entre 1934 et 1958, il vaut donc mieux reformuler cette question :

b. Listez cinq évolutions de principes techniques mis en œuvre dans les téléviseurs depuis leur création.

Années Évolutions de principes techniques1936 Récepteur de télévision à tube cathodique en 180 lignes1967 télévision couleur1992 Télévision au format 16/9e

1995 1re télévision à écran plasma2005 Télévision numérique terrestre (TNT)2008 Télévision numérique HD2010 Téléviseurs 3D

c. Déterminez la raison qui va faire disparaître l'utilisation des téléviseurs construits

avant 2005.À partir de 2005, l'arrivée de la télévision numérique terrestre (TNT) implique queles téléviseurs soient équipés d'un dispositif permettant la réception de ce type decodage.

d. Précisez pour chacun des téléviseurs (photographies) le progrès qu 'il a apporté au téléspectateur par rapport au modèle précédent.

Progrès apporté par le téléviseur de 1939 par rapport au téléviseur de 1930

Le nombre de lignes est plus important, l'image est de meilleure qualité.

Progrès apporté par le téléviseur de 1950 par rapport au téléviseur de 1939

Le nombre de lignes a encore augmenté, la taille de l'écran augmente également.

Progrès apporté par le téléviseur de 1970 par rapport au téléviseur de 1950

L'image est en couleur.

Progrès apporté par le téléviseur de 1993 par rapport au téléviseur de 1970

Le format de l'écran est du 16/9e, l'écran estplus plat, les angles ne sont plus arrondis.

Progrès apporté par le téléviseur de 2010 par rapport au téléviseur de 1993

L'écran mesure moins de 10 cm d'épaisseur, ilest complètement plat. L'image est de très bonne qualité (haute définition).

e. Indiquez le principal matériau utilisé jusqu'en 1970 pour réaliser le boîtier d'un téléviseur.

Le principal matériau utilisé jusqu'en 1970 pour réaliser le boîtier d'un téléviseur est le bois.