Exercices: Exercices de type brevet

Un portail automatique de maison est commandé par une télécommande. Il comporte un récepteur, une carte électronique, un moteur et un système de transmission.

1. a) Distinguer la chaîne d'information et la chaîne d'énergie.

1. b) Classer les éléments cités dans l'une de ces deux chaînes.

Un cahier des charges d'un abri à vélos pour un collège contient les critères suivants : résister au vent, hauteur 2,2 m, accueillir 20 vélos.

1. a) Expliquer à quoi sert un cahier des charges.

1. b) Pour chaque critère, proposer un niveau ou une valeur mesurable à vérifier.

Un programme Scratch contient : « si distance < 10 alors arrêter le moteur, sinon avancer ».

1. a) Nommer la structure algorithmique utilisée.

1. b) Donner l'action du robot quand la distance mesurée vaut 25 cm.

1. c) Donner l'action quand elle vaut 8 cm.

Une serre connectée à Rennes ouvre une fenêtre par un moteur lorsque la température dépasse 28 °C. Un capteur mesure la température toutes les minutes.

1. a) Identifier le capteur, le traitement et l'actionneur.

1. b) Écrire l'algorithme sous forme de pseudo-code ou de blocs.

1. c) Donner l'état de la fenêtre pour les mesures 26 °C, 28 °C et 31 °C.

Pour l'éclairage d'une salle de classe, le collège hésite entre des lampes halogènes de 50 W et des lampes LED de 10 W. La salle compte 12 lampes, utilisées 1 200 h par an. Le kWh coûte 0,25 €.

1. a) Calculer l'énergie annuelle consommée par chaque solution, en kWh.

1. b) Calculer le coût annuel de chaque solution.

1. c) Une lampe LED coûte 12 € de plus qu'une halogène. Calculer la durée d'amortissement du surcoût total pour les 12 lampes.

Un groupe d'élèves conçoit un porte-clés en impression 3D. L'objet est un cylindre de rayon 1,5 cm et de hauteur 0,4 cm. Le plastique a une masse volumique de 1,25 g/cm³.

1. a) Calculer le volume du cylindre (arrondir au dixième de cm³).

1. b) Calculer la masse de plastique nécessaire.

1. c) Pour 30 porte-clés, calculer la masse totale et le coût si la bobine coûte 20 € le kg.

Un collège de Lille souhaite installer un système d'arrosage automatique pour son jardin pédagogique. Le système comporte un capteur d'humidité du sol, une carte programmable, une électrovanne et une pompe alimentée par un panneau solaire. L'arrosage doit se déclencher quand l'humidité est inférieure à 30 %, pendant 5 min, avec un débit de 12 L/min.

1. a) Réaliser la chaîne d'information et la chaîne d'énergie du système.

1. b) Écrire l'algorithme de commande.

1. c) Calculer le volume d'eau utilisé pour un arrosage, puis pour 20 arrosages par mois.

1. d) Discuter deux avantages et deux limites de ce système du point de vue du développement durable.

Un fabricant de trottinettes électriques propose deux modèles. Modèle A : batterie 360 Wh, moteur de rendement 80 %, masse 14 kg. Modèle B : batterie 480 Wh, moteur de rendement 85 %, masse 17 kg. Pour un trajet de 10 km, l'énergie mécanique nécessaire est de 18 Wh pour A et de 20 Wh pour B.

1. a) Calculer l'énergie électrique consommée par trajet pour chaque modèle.

1. b) Calculer l'autonomie en kilomètres de chaque modèle (en supposant un trajet de 10 km répété).

1. c) Choisir le modèle le plus adapté à un collégien dont le trajet quotidien aller-retour est de 14 km et qui recharge la trottinette toutes les semaines (5 jours d'utilisation). Justifier avec des calculs.

Une classe de 3e planifie la réalisation de 6 boîtiers pour un projet de domotique au FabLab. La conception numérique du modèle demande 20 min (une seule fois). Ensuite, chaque boîtier demande 45 min d'impression 3D et 15 min de finition. Une seule imprimante est disponible, un élève peut faire la finition pendant qu'une autre pièce s'imprime. Le FabLab est ouvert 2 h par séance.

1. a) Calculer le temps total d'impression pour 6 boîtiers.

1. b) Calculer le temps minimal total de réalisation en tenant compte du travail en parallèle (la finition d'une pièce se fait pendant l'impression de la suivante).

1. c) Déterminer le nombre de séances nécessaires et proposer un planning.

1. d) Identifier le goulot d'étranglement de ce processus et proposer une amélioration.