Exercices: Capteurs, mesures et performances

Associer chaque capteur à la grandeur qu'il mesure : (a) thermomètre ; (b) chronomètre ; (c) balance ; (d) compteur de vitesse. Grandeurs : 1. masse ; 2. vitesse ; 3. température ; 4. durée.

Une trottinette parcourt 300 m en 60 s. Calculer sa vitesse moyenne en m/s ($v = \dfrac{d}{t}$).

Une batterie annonce 4 h d'autonomie. Indiquer ce que mesure cette caractéristique et donner son unité.

Un élève mesure la durée de descente d'une voiture jouet sur une rampe : 2,4 s ; 2,5 s ; 2,3 s ; 2,4 s.

1. a) Calculer la durée moyenne.

1. b) Calculer la vitesse moyenne si la rampe mesure 1,2 m.

1. c) Expliquer pourquoi on répète la mesure.

Un smartphone passe de 100 % à 60 % de batterie en 2 h de vidéo.

1. a) Calculer la perte de batterie par heure.

1. b) Estimer l'autonomie totale en vidéo.

1. c) Citer deux réglages pour augmenter l'autonomie.

Un vélo à assistance électrique parcourt 45 km avec une batterie de 360 Wh.

1. a) Calculer l'énergie consommée par kilomètre en Wh/km.

1. b) Calculer la distance possible avec 540 Wh, à la même consommation.

1. c) Citer un facteur qui peut modifier la consommation.

Pour comparer deux lampes, un groupe mesure avec un luxmètre l'éclairement à 1 m : lampe A : 480 lx, 495 lx, 485 lx ; lampe B : 520 lx, 400 lx, 580 lx. Les deux lampes consomment 8 W.

1. a) Calculer la moyenne de chaque lampe.

1. b) Comparer la dispersion des mesures.

1. c) Conclure sur la lampe la plus performante en justifiant.

Un robot suit une ligne noire. Il met 18 s pour 4,5 m avec le capteur de ligne réglé en sensibilité 1, et 15 s pour la même distance avec la sensibilité 2, mais il sort alors de la ligne 3 fois sur 10 essais (contre aucune sortie sur 10 essais en sensibilité 1).

1. a) Calculer la vitesse moyenne dans chaque cas.

1. b) Définir deux critères de performance (vitesse, fiabilité) et les comparer.

1. c) Proposer un nouveau protocole de mesure pour choisir le meilleur réglage.

Un thermomètre numérique affiche, pour de l'eau qui bout, 98 °C ; 99 °C ; 98 °C ; 99 °C ; 98 °C. La valeur de référence au niveau de la mer est 100 °C.

1. a) Calculer la moyenne et l'écart à la valeur de référence.

1. b) Distinguer erreur de mesure et défaut du capteur.

1. c) Proposer une méthode de vérification pour savoir si le capteur est fiable.