Exercices: Usages, évolutions et choix des objets et systèmes techniques

Réparer ou remplacer un smartphone

Le smartphone de Maëlys a l'écran cassé. Elle hésite entre le faire réparer et en acheter un neuf. Elle consulte l'indice de réparabilité, une note sur 10 accompagnée d'un code de couleur (du rouge vif pour les produits peu réparables au vert foncé pour les produits très réparables).

Document 1 : informations sur deux smartphones

	Smartphone A	Smartphone B
Indice de réparabilité	7,4 / 10	4,2 / 10
Prix du smartphone neuf	480 €	480 €
Prix du remplacement de l'écran	120 €	210 €

1. Indiquer lequel des deux smartphones est le plus facilement réparable. Justifier la réponse.

2. Citer deux critères pris en compte pour établir l'indice de réparabilité.

3. Calculer, pour le smartphone A, le prix du remplacement de l'écran en pourcentage du prix du smartphone neuf.

4. Expliquer en une ou deux phrases en quoi l'indice de réparabilité aide un consommateur à choisir un produit.

Choisir un lave-linge selon son étiquette énergie

La famille Bernard doit remplacer son lave-linge. Le vendeur présente deux modèles dont la capacité de lavage est identique.

Document 1 : caractéristiques des deux modèles

	Modèle 1	Modèle 2
Classe énergétique (échelle de A à G)	A	D
Consommation d'électricité par an	150 kWh	250 kWh
Prix d'achat	560 €	470 €

Le prix de l'électricité est de 0,25 € par kWh.

1. Calculer le coût annuel de l'électricité pour chaque modèle.

2. Calculer l'économie réalisée chaque année avec le modèle 1 par rapport au modèle 2.

3. Calculer la différence de prix d'achat entre les deux modèles.

4. Indiquer, en justifiant, si le modèle 1 est plus avantageux que le modèle 2 sur une durée d'utilisation de 10 ans.

Un système de reconnaissance de panneaux

Une entreprise conçoit un système d'intelligence artificielle (IA) qui reconnaît les panneaux « STOP » pour une voiture autonome. Les concepteurs fournissent au système 2 000 photographies de panneaux. Chaque photographie est accompagnée de l'indication « panneau STOP » ou « autre panneau ». Le système apprend à partir de ces exemples.

Document 1 : conditions de prise de vue des 2 000 photographies

Conditions	Nombre de photographies
Jour, temps ensoleillé	1 900
Autres conditions (pluie, nuit, brouillard)	100

1. Calculer le pourcentage de photographies prises de jour par temps ensoleillé.

2. Dans cet exemple, préciser s'il s'agit d'un apprentissage supervisé ou non supervisé. Justifier la réponse.

3. Expliquer pourquoi le système risque de mal reconnaître un panneau STOP par temps de brouillard. Utiliser le mot « biais ».

4. Proposer une action permettant de réduire ce problème.

Remplacer une lampe à incandescence par une lampe LED

Dans le garage du collège, une lampe à incandescence est remplacée par une lampe LED qui produit la même quantité de lumière.

Document 1 : caractéristiques des deux lampes

	Lampe à incandescence	Lampe LED
Puissance	60 W	8 W
Prix d'une lampe	1,50 €	6 €
Durée de vie	1 000 h	15 000 h

Document 2 : conditions d'utilisation

• La lampe fonctionne 1 000 h par an.

• Le prix de l'électricité est de 0,25 € par kWh.

• On rappelle que $E = P \times t$.

• Calculer l'énergie consommée en une année par chacune des deux lampes, en kWh.

• En déduire le coût annuel de fonctionnement de chaque lampe.

• Sur une durée de 15 000 h, calculer pour chaque type de lampe le coût total (achat des lampes nécessaires et électricité consommée).

• Montrer, à l'aide de ces résultats, que la lampe LED est le choix le plus économique. Citer un autre avantage de la lampe LED lié à l'environnement.

Se rendre au collège autrement

Un élève de 3e habite à 18 km de son établissement. Le collège lance un projet sur les mobilités. L'élève dispose des données suivantes.

Document 1 : émissions moyennes de gaz à effet de serre par voyageur

Mode de déplacement	Émissions en g CO₂e par kilomètre et par voyageur
Voiture thermique, 1 personne à bord	200
Voiture thermique, 4 personnes à bord (covoiturage)	50
TER (train régional)	25

On suppose que le trajet est de 18 km à l'aller et de 18 km au retour, 5 jours par semaine.

1. Calculer la distance parcourue en une semaine.

2. Calculer, en kg de CO₂e, les émissions sur une semaine :

a) pour la voiture thermique avec une seule personne à bord ;

b) pour le TER.

1. Calculer l'émission d'une semaine en covoiturage à 4 personnes, en kg de CO₂e.

2. Le conseil de vie collégienne souhaite proposer la meilleure solution pour les élèves habitant loin du collège. Choisir une solution en s'appuyant sur le document 1 et en tenant compte d'au moins un autre critère que les émissions de gaz à effet de serre.

Un courriel suspect

Camille reçoit ce courriel sur la messagerie de l'ENT de son collège :

De : service-assistance@ent-colege-securite.info

Objet : URGENT : votre compte sera supprimé

Bonjour cher utilisateur, votre compte sera supprimé dans 24 heures. Pour le conserver, cliquez sur le lien ci-dessous et saisissez votre identifiant et votre mot de passe.

Camille utilise le mot de passe « 1234 » sur plusieurs sites.

1. Nommer ce type de tentative de fraude.

2. Relever deux indices du texte qui permettent de douter de l'authenticité de ce message.

3. Indiquer deux bonnes pratiques à adopter face à ce message.

4. Un pirate teste tous les mots de passe composés uniquement de chiffres, à la vitesse de 1 000 essais par seconde.

a) Calculer le nombre de mots de passe possibles de 4 chiffres, puis la durée maximale pour les tester tous.

b) Faire de même pour un mot de passe de 6 chiffres. Exprimer la durée en minutes et secondes.

c) Proposer deux règles pour fabriquer un mot de passe plus robuste.

Comparer deux lave-linge sur toute leur durée d'utilisation

Une famille compare deux lave-linge de même capacité.

Document 1 : caractéristiques

	Lave-linge A	Lave-linge B
Prix d'achat	520 €	380 €
Consommation d'électricité par an	180 kWh	230 kWh
Durée d'utilisation estimée	8 ans	5 ans
Indice de réparabilité	8,1 / 10	4,3 / 10
Disponibilité des pièces détachées	10 ans	5 ans

Le prix de l'électricité est de 0,25 € par kWh. On néglige les autres coûts (eau, lessive, réparations).

1. Calculer le coût total (achat et électricité) de chaque lave-linge sur sa durée d'utilisation estimée.

2. Calculer le coût moyen par année d'utilisation de chaque lave-linge.

3. Expliquer pourquoi la durée de disponibilité des pièces détachées influence la durée de vie d'un lave-linge.

4. La famille souhaite acheter l'appareil qui a le moins d'impact sur l'environnement. Rédiger un argumentaire d'une dizaine de lignes qui permet de choisir entre A et B. Utiliser les données du document et les notions de cycle de vie et d'obsolescence programmée.

Les biais d'une IA embarquée dans une voiture autonome

Une entreprise teste une IA qui reconnaît les panneaux « STOP ». Elle a constitué une base de 10 000 photographies pour l'apprentissage, puis a testé le système sur 200 photographies nouvelles pour chaque condition de visibilité.

Document 1 : composition de la base d'apprentissage

Conditions de prise de vue	Nombre de photographies
Jour ensoleillé	8 500
Pluie	800
Nuit	500
Neige	200

Document 2 : résultats du test (200 photographies par condition)

Conditions	Panneaux STOP reconnus
Jour ensoleillé	198
Pluie	180
Nuit	164
Neige	120

1. Calculer, pour chaque condition, la part de la base d'apprentissage en pourcentage.

2. Calculer, pour chaque condition, le taux de reconnaissance en pourcentage.

3. Établir un lien entre les résultats des questions 1 et 2. En déduire l'origine du biais de cette IA.

4. Un accident survient par temps de neige : la voiture n'a pas reconnu un panneau STOP. Plusieurs acteurs sont concernés (le constructeur, le conducteur, l'entreprise qui a conçu l'IA). Discuter de la question de la responsabilité en rédigeant un texte argumenté.

5. Proposer deux actions concrètes à mener par l'entreprise avant de commercialiser le système.

Prolonger la durée d'utilisation d'un smartphone

Une étude estime que les émissions totales de gaz à effet de serre d'un smartphone utilisé pendant 2 ans sont de 60 kg CO₂e sur l'ensemble de son cycle de vie.

Document 1 : répartition des émissions pour une utilisation de 2 ans

Étape du cycle de vie	Part des émissions
Fabrication (extraction des matières premières, assemblage)	80 %
Transport et fin de vie	5 %
Utilisation (recharges)	15 %

On suppose que les émissions de la fabrication, du transport et de la fin de vie ne dépendent pas de la durée d'utilisation. Les émissions dues à l'utilisation sont proportionnelles à cette durée.

1. Calculer, en kg CO₂e, les émissions de chaque étape pour une utilisation de 2 ans.

2. Calculer les émissions totales pour une utilisation de 4 ans, puis les émissions moyennes par année dans chacun des deux cas (2 ans et 4 ans).

3. Calculer la diminution, en pourcentage, des émissions annuelles moyennes lorsque la durée d'utilisation passe de 2 ans à 4 ans.

4. À partir de ces résultats, rédiger un texte d'une dizaine de lignes qui explique pourquoi l'indice de réparabilité et le droit à la réparation sont des outils de lutte contre l'obsolescence et de réduction de l'impact environnemental du numérique.