SUJET ZERO

1. SUJET ZERO Baccalauréat scientifique Épreuve écrite de sciences de l’ingénieur Sujet zéro

2. SUJET ZERO Baccalauréat scientifique support pluritechniqueauthentique problématique générale problématiques techniques outils scientifiques et technologiques chaque partie les objectifs sont annoncés conclusion valide la démarche la dernière partie : synthèse

3. SUJET ZERO Baccalauréat scientifique Les candidats Domaine du client analyser modéliser, SystèmeAttendu Valider les performances Prédire le comportement calculer Ecart R-A Ecart S-A argumenter conclure Les auteurs Domaine de la simulation Domaine du laboratoire SystèmeRéel SystèmeSimulé Indicateurs de performance Compétences à évaluer Ecart R-S Créer et vérifier le modèle

4. SUJET ZERO Présentation du support Sujets & « bonnes copies » 1 sujet 2 versions

5. SUJET ZERO Présentation du support Contexte Ce chef-d’œuvre est aujourd’hui menacé. Au fil des siècles et des interventions humaines, la sédimentation s’est accentuée autour du Mont : poldérisation, réalisation de la digue-route, construction du barrage équipé de portes-à-flot… Petit à petit, la mer recule, terre et prés salés progressent. Un parking au pied des remparts dénature le paysage maritime depuis plus de 50 ans. À l’horizon 2040, si rien n’est entrepris, le Mont-Saint-Michel s’ensablera irrémédiablement et sera entouré de prés salés. Pourquoi? Rétablissement du caractère maritime du Mont-Saint-Michel Une opération d’aménagement touristique durable vue du Mont-Saint-Michel au caractère maritime rétabli

6. SUJET ZERO Présentation du support Solutions envisagées Construction d’un barrage sur le fleuve Supprimer les parkings au pied du mont L’étude proposée ici permet de vérifier que le barrage, opérationnel depuis 2009, répond à l’objectif général de son cahier des charges: Création d’une passerelle Comment rendre puis pérenniser (opération durable) son caractère maritime au Mont-Saint-Michel, monument inscrit au patrimoine mondial de l’humanité, tout en respectant le paysage, la sécurité du site et les spécificités de la baie ?

7. SUJET ZERO Présentation du support Fonctionnement du barrage 1 couvre moins de domaines.

8. SUJET ZERO Présentation du sujet • –parties communes • partie 1 : réponses au besoin, • partie 4 : analyse d’écarts entre le souhaité, le simulé et le réalisé, • partie 5 : conclusion sur la problématique du sujet. • – version 1 • partie 2 : génération et régulation du flux hydraulique, • partie 3 : modélisation du comportement structurel du barrage. • – version 2 • partie 2 : génération et régulation du flux hydraulique, • partie 3 : modélisation du comportement dynamique du barrage. • la version 2 couvre plus largement le programme.uvre moins de domaines.

9. SUJET ZERO Version1-2 Partie 1 Objectif : analyser le besoin à l’origine de la conception du barrage et comparer la solution retenue avec une autre solution possible. • Questionnement • Calcul de volume de désensablage • Calcul de l’impact environnemental du projet (bilan carbone de 2 solutions envisagées). Commentaire Faire réfléchir les candidats sur les deux solutions envisagées, les amener à voir la pertinence de chaque solution choisie.

10. SUJET ZERO Partie 2 Version1-2 Objectif : - analyser la solution retenue pour créer et réguler un flux d'eau capable de repousser les sédiments au-delà du Mont-Saint-Michel. • Questionnement • Fonctionnement séquentiel du barrage • (5 phases détaillées, indiquer sur chaque • étape la phase correspondante) GRAFCET fourni • Calcul de débit de chasse Domaine du client SystèmeAttendu Valider les performances Ecart R-A Domaine du laboratoire SystèmeRéel Commentaire Comprendre comment le phénomène de chasse est réalisé. Comprendre le séquencement du fonctionnement d’une vanne (interaction chaîne d’information et chaîne d’énergie).

11. SUJET ZERO Partie 2 Version1 Objectif : - analyser la solution retenue pour créer et réguler un flux d'eau capable de repousser les sédiments au-delà du Mont-Saint-Michel. • Questionnement • Analyse de résultats de simulation du comportement de l’eau (vitesse du fluide)en fonction de la forme des piles. - Justifier le choix de la forme elliptique du nez, rendant l’écoulement régulier (6m/s) entre les piles, donc favorise le phénomène de chasse. - Vérifier que le candidat est capable d’interpréter les résultats de simulation et proposer une argumentation.

12. SUJET ZERO Partie 2 Version1 Objectif : - analyser la solution retenue pour créer et réguler un flux d'eau capable de repousser les sédiments au-delà du Mont-Saint-Michel. • Questionnement • Détection et codage de la position des vannes • Le système de manœuvre des vannes est asservi en position, ce type de commande rend nécessaire l’usage de capteur de position angulaire de la vanne par rapport à la pile (transmission par bus CAN). • choix technologique : inclinomètre • Paramétrage du bus CAN à l’aide de documents • techniques • Consigne ouverture/fermeture des vannes • Compléter un algorithme de fonctionnement des vannes

13. SUJET ZERO Partie 3 Version1 Objectif de cette partie: -vérifier le dimensionnement de la solution technique qui permet d’assurer le maintien en position des paliers de vannes sur les piles en béton; - mettre en évidence les contraintes dans le béton liées à cette solution.

14. SUJET ZERO Partie 3 Objectif de cette partie: -vérifier le dimensionnement de la solution technique qui permet d’assurer le maintien en position des paliers de vannes sur les piles en béton; - mettre en évidence les contraintes dans le béton liées à cette solution. Version1 • Questionnement • Calcul de l’action (précharge) dans les tirants (2 modèles précisés, principe de superposition, PFD, théorème précisé) • Détermination de la pression de contact entre le palier et la structure béton (deux modélisations) Commentaire Vérifier que la précharge est suffisante pour maintenir l’appui plan. Vérifier que la pression de contact est inférieure à la pression admissible du béton.

15. SUJET ZERO Partie 3 Version2 Objectif de cette partie: -modéliser et simuler les chaînes d'énergie et d'information liées à la tâche « manœuvrer une vanne » pour valider les choix des concepteurs et prévoir son comportement dans les différentes situations du cahier des charges ; - vérifier la capacité opérationnelle du barrage en cas de coupure du réseau • Questionnement • Détection et codage de la position angulaire des vannes (choix technologique fourni) • Compléter un algorigramme (fonctionnement partiel du système de manœuvre) Commentaire Lecture et analyse du document technique, comprendre le fonctionnement du système.

16. SUJET ZERO Partie 3 Version2 Objectif de cette partie: -modéliser et simuler les chaînes d'énergie et d'information liées à la tâche « manœuvrer une vanne » pour valider les choix des concepteurs et prévoir son comportement dans les différentes situations du cahier des charges ; - vérifier la capacité opérationnelle du barrage en cas de coupure du réseau • Questionnement • Etude de l’action de l’eau sur la vanne : • Expression de l’action de l’eau sur une surface élémentaire, • Déterminer le moment de l’action élémentaire de l’eau sur la vanne • Déduire le torseur de l’action globale de l’eau en un point de l’axe de rotation. pas d’influence sur la dynamique de fonctionnement • Expression du torseur (expression de la résultante fournie)

17. SUJET ZERO Partie 3 Version2 Objectif de cette partie: -modéliser et simuler les chaînes d'énergie et d'information liées à la tâche « manœuvrer une vanne » pour valider les choix des concepteurs et prévoir son comportement dans les différentes situations du cahier des charges ; - vérifier la capacité opérationnelle du barrage en cas de coupure du réseau Domaine du client • Questionnement • Vérification de la capacité de l’alimentation de secours en cas de rupture du réseau • Calcul et analyse de puissances électriques, • analyse et conclusion en cas de rupture du réseau, comparaison au cdcf. SystèmeAttendu Valider les performances Ecart R-A Domaine du laboratoire SystèmeRéel

18. SUJET ZERO Partie 4 Version1-2 Objectif de cette partie: -analyser des écarts entre les niveaux des critères mesurant la performance du barrage. • Questionnement • Analyse d’un modèle dynamique multiphysique • Compléter les flux dans les chaînes d’énergie et d’information • Analyse du modèle multiphysique (analogie entre les domaines)

19. SUJET ZERO Partie 4 Version1-2 Objectif de cette partie: -analyser des écarts entre les niveaux des critères mesurant la performance du barrage. Domaine du client • Questionnement • Analyse des écarts lors d’une journée d’exploitation SystèmeAttendu Valider les performances Ecart R-A Domaine du laboratoire SystèmeRéel

20. SUJET ZERO Partie 4 Version1-2 Objectif de cette partie: -analyser des écarts entre les niveaux des critères mesurant la performance du barrage. • Questionnement • Construire un modèle dynamique multiphysique • Analyse des écarts lors d’une journée d’exploitation

21. SUJET ZERO Partie 5 Version1-2 Objectif de cette partie: -proposer une synthèse du travail réalisé. • Questionnement • Estimation de l’efficacité du barrage (deux images de la topographie du lieu) • Validation des choix des concepteurs du projet par rapport à la problématique du sujet. 2011 2009

22. SUJET ZERO GRILLE D’EVALUATION

23. SUJET ZERO Conclusion sur les 2 versions • Bon niveau de réflexion • Rupture dans l’approche par rapport aux sujets précédents • Mener une réflexion, tirer des conclusions de résultats • Répondre à des problématiques techniques • Evaluation de la stratégie de résolution du candidat • Méthodes de calcul connues et appliquées • Pour élèves : entrainement pour développer une méthodologie de travail MODÈLE REPÈRE