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Page 1 / 12 ÉPREUVES COMMUNES DE CONTRÔLE CONTINU CLASSE : Première E3C : ☐ E3C

Page 1 / 12 ÉPREUVES COMMUNES DE CONTRÔLE CONTINU CLASSE : Première E3C : ☐ E3C1 ☒ E3C2 ☐ E3C3 VOIE : ☒ Générale ☐ Technologique ☐ Toutes voies (LV) ENSEIGNEMENT : Sciences de l'ingénieur DURÉE DE L’ÉPREUVE : 2h 00 Niveaux visés (LV) : LVA LVB Axes de programme : Analyser le besoin d’un produit par une démarche d’ingénierie système Analyser l’organisation matérielle d’un produit par une démarche d’ingénierie système Analyser l’organisation fonctionnelle d’un produit par une démarche d’ingénierie système Analyser les principaux protocoles pour un réseau de communication Quantifier les écarts de performance entre les valeurs attendues, mesurées, simulées Proposer et justifier des hypothèses ou simplification en vue d’une modélisation Traduire le comportement attendu ou observé d’un objet par une structure algorithmique Modéliser les mouvements Associer un modèle à un système asservi Déterminer les grandeurs géométriques et cinématiques d’un mécanisme Prévoir l’ordre de grandeur de la mesure Relever les grandeurs caractéristiques d’un protocole de communication Rendre compte de résultats CALCULATRICE AUTORISÉE : ☒Oui ☐ Non DICTIONNAIRE AUTORISÉ : ☐Oui ☒ Non ☐ Ce sujet contient des parties à rendre par le candidat avec sa copie. De ce fait, il ne peut être dupliqué et doit être imprimé pour chaque candidat afin d’assurer ensuite sa bonne numérisation. ☐ Ce sujet intègre des éléments en couleur. S’il est choisi par l’équipe pédagogique, il est nécessaire que chaque élève dispose d’une impression en couleur. ☐ Ce sujet contient des pièces jointes de type audio ou vidéo qu’il faudra télécharger et jouer le jour de l’épreuve. Nombre total de pages : 12 G1SSCIN03657 G1SSCIN03657 Page 2 / 12 PRÉSENTATION DU PRODUIT ÉTUDIÉ La loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte interdit la vente et la distribution des gobelets, verres et assiettes en plastique au 1er janvier 2020 (Voir décret du 30 août 2016). L'objectif est de moins polluer car le plastique met des dizaines d'années à disparaître dans la nature et est souvent associé à des produits toxiques. Les solutions pour les organisateurs d'évènements publics consistent donc : - soit à utiliser de la vaisselle jetable en compostage domestique et constituée pour tout ou partie de matières biosourcées ; - soit à utiliser de la vaisselle réutilisable. Lorsque la deuxième solution est retenue, il est parfois difficile pour les organisateurs de récupérer les gobelets malgré les frais de consigne. Le système GOBLOX automatise la récupération, le stockage des gobelets ainsi que la restitution de la consigne tout en multipliant les points de collecte sur le site de l'évènement. Figure 1 G1SSCIN03657 G1SSCIN03657 Page 3 / 12 Cas d'utilisation du GOBLOX Le GOBLOX doit : - identifier l'objet collecté comme étant bien un gobelet plastique réutilisable selon la norme « Greencup » ; - déplacer le gobelet identifié vers la zone de stockage ; - stocker le gobelet dans la zone dédiée en optimisant l'espace disponible ; - rendre la consigne à l'utilisateur ; - réaliser ces opérations rapidement pour éviter les temps d'attente aux utilisateurs. Diagramme de contexte partiel Le GOBLOX doit : - permettre la récupération et le stockage des gobelets plastiques réutilisables et la restitution de la consigne ; - pouvoir être déplacé aisément sur le site de l'événement ; - respecter les normes ; - résister à son environnement et limiter les impacts sur celui-ci ; - se connecter à Internet pour effectuer un suivi continu ; - permettre (via internet) au responsable de l'événement de connaître l'état du stockage des gobelets et de la réserve de consigne. Figure 2 ÉTUDE D'UNE PERFORMANCE DU PRODUIT Afin que le « GOBLOX » assure sa fonction de récupération de gobelet et de restitution de la consigne, il doit pouvoir stocker une grande quantité de gobelets récupérés et d’argent liquide pour la restitution des consignes conséquente. Problématique : comment stocker un millier de gobelets avec une attente maximale de 6 s entre le dépôt de 2 gobelets ? G1SSCIN03657 G1SSCIN03657 Page 4 / 12 Figure 3 : gobelets sans rangement maîtrisé Étude du rangement des gobelets dans un carrousel L’objectif de cette étude est de justifier la pertinence du rangement des gobelets lors de la récupération et de la réaliser rapidement. Sachant que : - un gobelet occupe un volume de 370 cm3 ; - le container recevant les gobelets est un cylindre de diamètre 50 cm et de hauteur de 75 cm ; - le volume du container est égal à Vcont =  × (Rcont)2 × hcont où Rcont est le rayon du container et hcont la hauteur du container ; - des mesures ont été réalisées afin de vérifier le nombre de gobelets contenu dans un container cylindrique sans rangement maîtrisé (figure 3). Ces mesures ont montré un taux de remplissage réel égal à 59% de la valeur théorique (sans tenir compte des espaces vides entre les gobelets). Figure 4 : empilement des gobelets réutilisables Figure 5 : implantation possible des empilements dans le container G1SSCIN03657 G1SSCIN03657 Page 5 / 12 Lors de l’empilage des gobelets, ils s’emboîtent de telle manière que la hauteur augmente de 20 mm à chaque gobelet ajouté (voir figure 4). Le nombre d’empilements possibles dans le container est égal à 30 répartis sur 3 couronnes concentriques de 4,10 et 16 empilements (figure 5). Question I.2 Figures 4 et 5 Dans le container de hauteur de 75 cm, calculer le nombre de gobelets empilables pour un seul empilement comme le montre la figure 4 et le nombre de gobelets contenus dans le container une fois les 30 empilements réalisés. Conclure quant à la pertinence d’effectuer un rangement ordonné des gobelets. Étude de la chaîne de transmission de puissance en rotation du container recevant les gobelets réutilisables Le temps d’attente maximal acceptable par un utilisateur est de 6 secondes pour déposer son gobelet et récupérer sa consigne. On souhaite vérifier que la chaîne de puissance mise en place permet d’atteindre cette performance. Les données et paramètres renseignés dans le modèle sont les suivants (voir Figures 6a et 6b : chaîne de puissance et schéma cinématique du système de rotation du container, page suivante) : - tension nominale de la batterie 12 V ; - rapport de réduction du motoréducteur kréd = 1/36 ; - rapport de réduction du réducteur roue-vis kroue-vis = 1/30 ; - nombre de dents du pignon en sortie du réducteur : 9 dents ; - nombre de dents de la roue liée au container : 30 dents. Question I.1 Calculer la valeur théorique du nombre de gobelets récupérables. En déduire le nombre de gobelets réels contenus dans le container en cas de rangement non maitrisé. on possible des empilements dans le container G1SSCIN03657 G1SSCIN03657 Page 6 / 12 Figure 6a : chaîne de puissance du système de rotation du container Figure 6b : schéma cinématique du système de rotation du container Question I.3 Figures 6a et 6b Calculer le rapport de réduction global kglobal du système de mise en rotation du container. Question I.4 Figure 5 À partir de l’angle de rotation du container le plus grand à parcourir (figure 5), déterminer le nombre maximum de tours du moteur. Motoréducteur Réducteur (roue et vis sans fin) Chaîne Roue (liée au container) Pignon G1SSCIN03657 G1SSCIN03657 Page 7 / 12 Sachant que : - le moteur tourne de 50 tours pendant la phase d’accélération qui dure 0,5 s et il tourne de 50 tours pendant la phase de décélération qui dure aussi 0,5 s ; - la vitesse nominale du moteur est de 12 000 trmin-1 ; - dans le cas le plus défavorable, le moteur doit tourner de 900 tours pour commencer un nouvel empilement. Question I.5 Déterminer la durée maximale pour créer un nouvel empilement. Question I.6 Figure 5 Conclure par rapport au critère du cahier des charges de l’attente de réception entre deux gobelets et préciser si cette attente maximale se renouvelle souvent lors du remplissage du container. G1SSCIN03657 G1SSCIN03657 Page 8 / 12 MODIFICATION DU COMPORTEMENT DU PRODUIT Fonctionnement Afin d'optimiser la capacité du "Goblox", les gobelets sont empilés en colonne, ces empilements sont disposés sur trois couronnes concentriques (voir figure 3). Lorsqu'une colonne est remplie, le carrousel doit tourner d'un angle donné. Lorsque la couronne intérieure est pleine, une goulotte (sous ensemble qui n'est pas étudié) guide les prochains gobelets vers la couronne intermédiaire (puis vers la couronne extérieure). En fin d'événement, les festivaliers souhaitent récupérer leur consigne le plus rapidement possible. Un temps d’attente entre deux usagers de 6 s est acceptable. Afin d'éviter le basculement des empilements présents dans le container lors du changement de colonnes, il est nécessaire de faire évoluer la commande du moteur vers une commande progressive. Problématique : comment gérer la rotation du plateau du carrousel en respectant le temps maximal de 6 secondes sans faire basculer les gobelets ? Le carrousel est directement entraîné en rotation par un motoréducteur. Figure 7 : diagramme des blocs internes du carrousel Question II.1 Figure 7 Pour chaque bloc du diagramme des blocs internes du carrousel (figure 7), indiquer si le constituant correspondant uploads/Management/ e3c-spe-sciences-ingenieur-premiere-03657-sujet-officiel.pdf