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TECHNOLOGIE
Durée 30 minutes – 25 points
(Les essais et les démarches engagés, même non aboutis, seront pris en compte.)
De plus en plus de déchets flottent en mer, polluent les eaux et intoxiquent les animaux.
La collecte de ces déchets, triés puis recyclés permet d’économiser les ressources naturelles non renouvelables (pétrole, aluminium…), de limiter les émissions de gaz à effet de serre, de préserver la faune et la flore subaquatiques.
L’étude porte sur un robot collecteur de déchets se déplaçant de façon autonome sur l’eau.
Question 1 (4 points)
Sur le document annexe réponse 1, donner la fonction d’usage de ce robot.
Citer trois éléments permettant d’expliquer l’importance de recycler les déchets collectés par ce robot.
Zone de réponse attendue :
Fonction d’usage du système :
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............................................................................................
Importance de recycler les déchets collectés :
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Correction Question 1
Robot collecteur de déchets — Fonction d’usage — Importance du recyclage
Importance de recycler les déchets collectés :
- Économiser les ressources naturelles non renouvelables (pétrole, aluminium, etc.).
- Limiter les émissions de gaz à effet de serre.
- Préserver la faune et la flore sous-marines.
Document 1 – principe de fonctionnement
Le déplacement du robot sur l’eau est assuré par deux hélices couplées chacune à un moteur électrique.
La consommation électrique des moteurs est proportionnelle à la quantité de déchets collectée. Le niveau de déchets collecté est estimé à l’aide d’un capteur qui effectue une mesure du courant consommé par les moteurs électriques. L’énergie électrique, nécessaire au fonctionnement du robot, est stockée au sein d’une batterie.
Un module de puissance distribue, sur ordre d’une interface programmable, l’énergie aux moteurs électriques.
Les flux d’information et de puissance sont gérés par l’interface programmable.
Un retour à la base est programmé dès lors que l’intensité lumineuse, détectée par le capteur de luminosité, est faible ou que le réservoir de déchets est plein.
Question 2 (6 points)
Sur le document annexe réponse 1, à l’aide du document 1, compléter le diagramme des blocs internes en utilisant les termes suivants :
- interface programmable
- capteur de mesure de courant
- capteur de luminosité
- batterie
- moteurs électriques
- hélices
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Document 2 – algorithme du programme de gestion du retour à la base
Si la valeur mesurée par le capteur de courant est supérieure à 80 A :
- Alors les DEL* d’information à destination de l’utilisateur sont allumées,
- la commande « retour base » est activée,
- le message « vider les déchets » est envoyé à tous.
Sinon,
Si l’intensité lumineuse reçue par le capteur est inférieure à 50 lux :
- Alors les DEL d’information à destination de l’utilisateur sont allumées,
- la commande « retour base » est activée,
- le message « intensité lumineuse insuffisante » est envoyé à tous.
Sinon le robot effectue son cycle de « déplacement ».
*DEL : diode électroluminescente
Question 3 (8 points)
Sur le document annexe réponse 2, à l’aide du document 2, compléter le programme de gestion « retour à la base ».
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Document 3 – caractéristiques des matériaux
| matériau | aluminium recyclé | composite (fibre de carbone) |
|---|---|---|
| volume de la pièce | 2 500 cm³ | 1 800 cm³ |
| masse volumique du matériau | 2,7 g·cm⁻³ | 1,7 g·cm⁻³ |
| émission de gaz à effet de serre pour 1 kg de matière utilisée | 560 g | 2 600 g |
Remarque : le volume de la pièce varie en fonction du matériau utilisé car l’épaisseur de la coque est différente pour obtenir un même niveau de résistance.
Question 4 (7 points)
Pour limiter l’impact environnemental, la coque du robot est réalisée avec le matériau qui a la plus faible émission de gaz à effet de serre.
Sur le document annexe réponse 2, à l’aide du document 3, calculer la masse de chaque matériau puis la quantité d’émission de gaz à effet de serre.
Déterminer alors le matériau à utiliser pour réaliser la coque du robot. Argumenter.
Tableau de réponse à compléter :
| matériau | aluminium recyclé | composite : fibre de carbone | |
|---|---|---|---|
| masse du matériau | détail du calcul | ||
| résultat en kg | |||
| émission de gaz à effet de serre lors du cycle de vie de la coque | détail du calcul | ||
| résultat en g | |||
Matériau choisi :
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Argumentation :
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