Corrigé Bac S 2015 : Sciences de l

Corrigé Bac S 2015 : Sciences de l'ingénieur

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Corrigé Bac S 2015 : Sciences de l'ingénieur

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Publié le 24 juin 2015
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Langue Français
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BAC SSciences de lIngénieur
Il s’agit dequelques pistes d’analyse pour ce sujetet non pasd’un corrigétype:
Petite centrale hydroélectrique à vis d'Archimède
Questions :
Q1 :
3 Le débit minimal sur la période ciblée est de 2,22 m /s.
3 Le débit de réserve se calcule en multipliant le débit moyen par 1/10 soit 0.17 m /s
3 Le débit minimal disponible pour la production électrique est donc de 2,05 m /s
Q2 :
On calcule en utilisant la formule :P*g*Q*H
Soit 39 240 W donc 39,240 KW
Si le rendement global de linstallation est de 75%, on multiplie la puissance disponible par 0,75 pour obtenir 29,430 KW utiles
Q3 :
Même formule mais en multipliant ce dernier résultat par le nombre dheures contenues dans les 5 mois, soit :
106 654 KW/H
Q4 :
Le prix de vente étant de 0,10 € le KW, on multiplie le nombre de KW/H obtenuen 1 an par le prix ce qui équivaut à 10 665par an.
Le coût de la centrale électrique étant de 150 KE, cela nous donne un investissement rentabilisé en 14,06 années.
Une durée moyenne de retour sur investissement de lordre de 14 ans nous permet de dire que le choix de la rivière est cohérent.
Q5 :
3 La hauteur de chute de la centrale est de 2 mètres et le débit minimal est de 2 m /S, selon les éléments de la figure 3, le type de turbine la plus adaptée est donc la vis dArchimède.
Q6Q7 et Q8 :
3 1 3 On considère un débit de 2 m . S et un volume élémentaire entre deux hélices de 2,02 m .
Il y a donc léquivalent dune hélice parcourant la totalité de la longueur par seconde, ceci permet de calculer la vitesse de rotation angulaire. Il suffira ensuite de multiplier cette vitesse de rotation angulaire par le périmètre de lextérieur de lhélice pour obtenir la vitesse tangentielle. Ceci permettant de conclure sur le respect du critère dichtyophilie de linstallation choisie.
Q9 :
Dans lordreligne du haut :
Force de torsion (Newton)
Force de torsion (Newton)
Force de torsion (Newton)
Tension (Volt)
Dans lordreligne du bas :
Vitesse angulaire (radian par seconde)
Vitesse angulaire (radian par seconde)
Vitesse angulaire (radian par seconde)
Intensité (Ampère)
Q10 :
Pour obtenir le rendement global, on multiplie les rendements des différents éléments, soit un rendement global de 0,68.
On a calculé en Q2, une puissance de 39 KW, soit une puissance efficace de 26,38 KW.
Q11 :
On utilise la formule :
p*N s f60
60f Ce qui équivaut àNs p
= 1 000 tours par minute
Q12 :
G = 1,8
1000x On résout donc léquation :1,81000
Doncx2800tours par minute
Q13 :
Pour déterminer le rapport de multiplication, on divisera la vitesse de rotation de la génératrice par la vitesse de rotation de la vis dArchimède.
Q14 :
Le concepteur a choisi dutiliser deux systèmes de multiplication successifs, afin de limiter leffort de chaque système.
Q15 :
Le ressort modélise lélongation élastique de la courroie.
Q16 :
Lecture graphique
Q17 :
Il sagit dune simple conversion à partir des données obtenues sur la figure 9
Q18 :
Petite incursion mathématique :
Le moment résultant est la somme des vecteursFAetFB
Q19 :
Pour cette question, on divise leffort par 6. Puis par leffort admissible par unité de largeur, et on obtient la largeur minimale b.
Ne pas oublier de convertir cette largeur obtenue en mètre en millimètre.
Q20 :
Il faut sélectionner les courbes les plus droites possibles, ce qui élimine doffice le couplage à 990 tours / minute.
Le meilleur couplage se situant donc entre 1 000 et 1 020 tours par minute.
Q21 :
Q22 :
Si(temps_mesuré >= 19,61 ms)ET(Temps_mesuré <= 20 ms),
ALORScompteur = compteur +1
SINONcompteur = 0
Q23 :
Le but dune centrale est de produire du courant et pas den consommer
Q24 :
01 03 C5 68 00 02 Q25 CRC
Q25 :
Découplage
Q26 :
Q27 :
Les capteurs à ultrasons mesurent le temps nécessaire aux ultrasons pour se refléter sur leau puis revenir.
Ceci permet de mesurer la distance entre le capteur et la surface de leau ; Ceci ne mesure donc pas directement le niveau deau mais un niveau relatif à une hauteur.
Q28 :
Débit exploitable  capteur niveau amont
Débit turbiné  capteur niveau amont et capteur niveau entrée vis
Hauteur de chute utilecapteur amont vis et capteur aval
Q29 :
Il faudra implanter dans lautomate, une fonction divisant lénergie en kWh par 1 061 puis affichant la valeur obtenue suivie de lunité gramme équivalent carbone.
Q30 :
Lanalyse devra montrer que les deux courbes suivent bien la même forme mais la courbe produite est uniformément diminuée par rapport à la courbe estimée.
Lécart qui devient de plus en plus important est dû au fait que la fonction représentée est lintégrale de lénergie produite par rapport au temps.
On pourra discuter sur le fait que les frottements et autres pertes dénergie ont sans doute été sousestimés lors de létude initiale.