L’épreuve de Sciences de l’Ingénieur de cet après-midi concernait tous les candidats de la filière scientifique n’ayant pas choisi la spécialité Mathématiques ou la spécialité SVT. Cette épreuve de quatre heures, notée coefficient 6 marque la fin des écrits du Bac pour les Terminales S. Grâce à NRJ Active et digiSchool, découvrez le sujet et le corrigé de cette épreuve du Bac 2018.
Sujet de l’épreuve de Sciences de l’ingénieur du Bac 2018 en S
Le thème général du sujet de l’épreuve de Sciences de l’Ingénieur cette année est l’optimisation de la consommation énergétique du métro rennais. Le corpus de 25 pages regroupait textes, documents techniques et schémas à remplir. Les futurs bacheliers devaient répondre à 26 questions sur 4 parties différentes et indépendantes.
La première partie est une partie de présentation, la seconde traite de l’optimisation des temps séparant les rames successives, la troisième partie aborde le rattrapage du retard généré par un incident mineur, la quatrième partie parle du stockage de l’énergie de freinage par volant d’inertie et enfin la dernière partie analyse l’optimisation du chauffage des voies.
Pour terminer, les élèves de Terminale S devaient synthétiser les 26 questions pour répondre à la question suivante en dix lignes maximum : “En s'appuyant sur les études précédemment menées, proposer et justifier les choix à mettre en place pour minimiser la consommation énergétique de la future ligne de métro.”
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Corrigé de l’épreuve de Sciences de l’ingénieur du Bac 2018 en S
Grâce au partenariat entre NRJ Active et digiSchool, découvrez le corrigé de l’épreuve de SI. Cette correction a été réalisée par un enseignant de l’Education Nationale. Il s’agit ici des réponses aux sept premières questions. Si vous souhaitez accéder au corrigé complet de l’épreuve de Sciences de l’ingénieur, rendez-vous sur digiSchool.
Pour la question 1, voici ce qu’il fallait noter sur le schéma : en haut à gauche : “transfert normal”, en bas à gauche : “transfert rhéostatique”, en bas à droite : “transfert revalorisé”.
Voici la réponse à la question 2 : “Sur l’intervalle allant de 5s à 35s, le courant est positif, le train consomme donc de l’énergie électrique. Sur l’intervalle allant de 35 à 52s, le courant et à l’inverse négative et donc, le train restitue de l’énergie pendant la phase de freinage.”
Voici les éléments de réponse à la question 3 :
Energie consommée = Puissance * temps
= Tension * Intensité * temps
= (Aire rectangle vert + Aire rectangle rouge) * tension
= (1500 * 15 + 250 * 15) * 750 (à cette étape nous avons des Joules)
= 19 687 500 J
= 5470 Wh (on divise par 3600 pour transformer les J en Wh)
La question 4 demandait une telle réponse :
Avec le mode de fonctionnement 1, le courant est de plus grande amplitude car les deux rames démarrent en même temps. Le courant de traction des deux rames cumulées est donc le double de celui nécessaire pour une rame et atteint environ 1700A. Sur le mode de fonctionnement 2, le démarrage de la rame 1 est synchronisée avec le freinage de la rame 2 (sur l’intervalle 5s à 35s). L’énergie restituée par la rame 2 est utilisé pour le démarrage de la rame 1. Le courant de traction cumulé pour les deux rames à tendance à s’effacer et donc le courant cumulé est relativement plus faible (seulement 600A). Il fallait mettre schéma DT1 pour expliquer.
Pour la question 5, les futurs bacheliers devaient répondre :
Nous avons mesuré sur le DR2 que l’énergie fournie par le réseau était de 5470Wh et nous savons que le mode de fonctionnement 2 a été estimé à 2800Wh.
Pourcentage d’énergie non consommée = (5470 – 2800) / 5470 = 49%.
La synchronisation du départ d’une rame avec le freinage d’une deuxième permet donc d’économiser près de 50 % d’énergie.
La réponse 6 nécessitait de mettre la figure 3 sur diapo et de dire que lorsque le temps séparant les rames est compris entre 305 et 345s, l’énergie perdu est inférieure à 30%.
Pour la question 7, les élèves devaient expliquer que ce mode d’insertion des rames sur la ligne a des conséquences sur l’énergie perdue car lors de l’ajout d’une rame, les temps entre chaque rame doivent être réajustés sur toute la ligne. Pendant ce laps de temps, la récupération d’énergie n’est plus optimisée et donc les pertes énergétiques augmentent. On constate que le pourcentage d’énergie non consommé obtenu à la question 5 est relativement haut : on a calculé 50% d’énergie perdue alors qu’en fonctionnant à 7 rames, on peut optimiser les rames pour avoir moins de 30% d’énergie perdue.
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