Espace dédié aux cours, travaux dirigés et activités pratiques des élèves 1ère SI

Année scolaire 2020-2021

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Travaux Personnels Encadrés

logo TPE

Boite à outils

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Le métier d'ingénieur

Séquence "Enseignement en distanciel en première Sciences de l'ingénieur?"
Interagir avec l'envrionnement Je vous propose pour commencer l'enseignement en distanciel de travailler sur l'algorithmie. Pour ce faire nous allons nous appuyer sur les excellents tutoriels de Grafikart. Pour illustrer l'algorithmie, Grafikart s'appuie sur le logiciel léger LARP. Je vous demande donc de le télécharger et de l'installer. Le guide complet est aussi disponible mais vous n'en aurez pas besoin pour les activités que je propose. LARP (garanti sans virus) ainsi que son guide Cours

Travail préliminaire : Regarder les vidéos introductives à l'algorithmie sur le site de Grafikart et idéalement reproduire les manipulations à l'aide du logiciel LARP.
Selon les navigateurs, il faut passer sur YouTube sans mettre le plein écran pour pouvoir supprimer la proposition d'abonnement

Décrire le fonctionnement des systèmes
Activités sur l'algorithmie - Utilisation du logiciel LARP

Décrire le fonctionnement des systèmes - TD3 Gestion de la ceinture de sécurité




Décrire le fonctionnement des systèmes - TD4 Gestion automatique d'un store banne en fonction de la vitesse du vent
Activités d'implémentation d'algorithme en C++ (langage Arduino) - Utilisation du simulateur en ligne TinkerCad (anciennement 123d circuit)

Il est vivement conseillé d'installer le logiciel arduino disponible en téléchargement et gratuitement ici

Activité 1 : "Présentation des cartes Arduino"



Activité 2 : "Présentation du simulateur TinkerCad"





Activité 3 : "Structure d’un programme Arduino et utilisation du moniteur série"



Activité 4 : "Les types de variables"








Activité 5 : "Les structures algorithmiques et les tableaux"




Activité 6 : "Les objets et les fonctions"







Activité 7 : "Gestion plafonnier de voiture"


Activité 8 : "Gestion de l'alame de voiture en cas d'effraction"





Activité 9 : "Gestion du risque de verglas"


Activité 10 : "Gestion de la ceinture de sécurité"






Activité 11 : "Reglage du rétroviseur conducteur à l'aide d'un joystick.pdf"








Activité : "Faire d'un portail électrique un objet connecté"

Cette activité est une activité préambulaire à la séquence "Comment les systèmes communiquent-ils entre eux" traitée en terminale










Identification et caractérisation des signaux Dans le cadre de cet enseignement en distanciel, je vous propose de travailler dans un premier temps sur la caractérisation des signaux. Plusieurs activités réalisées à l'aide du logiciel OpenModelica vous seront proposées. Il vous faudra donc l'installer. Le lien de téléchargement est fourni dans les activités à réaliser.

Document ressource pour les activités






Activité 1 : Signaux - Fréquence, Période et Amplitude.











Activité 2 : Signaux - Intérêt des grandeurs efficaces











Activité 3 : Signaux - Régimes transitoires et permanent













Séquence "Prise de contact et mise en jambe ..."
Compétences Connaître les formules des périmètres, aires et volumes des formes élémentaires et les appliquer dans des cas concrets.
Cours pré-requis
Travaux Dirigés
Activités
Prise en main de SolidWorks - Dessiner des pièces simples et en extraire leurs caractéristiques (masse, volume et centre de gravité)


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AP ApneaSafe
Activité de ré-investissement AP conception d'un radeau





Pour aller plus loin..

Séquence "S'approprier / appréhender les systèmes"
Question sociétale Comment appréhender les systèmes quelle que soit leur complexité?
Objectif S'approprier les systèmes du laboratoire
Compétences A1-Définir le besoin et les fonctions de services
A2-Identifier et ordonner les solutions techniques qui réalisent les fonctions de services
D1 - Rechercher et traiter des informations
D2 - Produire un support de communication
Cours pré-requis
Travaux Dirigés
Activités
Sensibilisation à l'analyse fonctionnelle : EcLigne

Cours : Analyse fonctionnelle interne et externe
Travail dirigé 1

Travail dirigé 2

Travail dirigé 3

Activité "S'approprier les systèmes"
Activité de ré-investissement Réaliser une analyse fonctionnelle externe/interne de l'imprimante 3D Prusa-i3
Pour aller plus loin.. Un autre outil des description fait son apparition : le SysMl.
L’outil SysML est un langage constitué de nombreux diagrammes. Une description est donnée en suivant ce lien.

Approche de l'analyse fonctionnelle par l'outil SysMl : Réaliser les diagrammes d'une bouilloire avec le logiciel MagicDraw

Séquence "Caractérisation des transferts d'énergie"
Question sociétale


Que signifie l'expression : rien ne se crée, tout se transforme et comment expliquer ce qui se passe dans la vidéo ?



chauffeEau150px.png Comment estimer le coût de l'eau chaude sanitaire ?
Modèle multiphysique Chauffe Eau (OpenModelica)

Comment dimensionner le ressort du Jumping Sumo pour un saut de 80 cm ou bien encore quelle batterie choisir pour réaliser une vingtaine de sauts sans avoir à la recharger ?
Objectif Caractériser un système d'un point de vue des transferts d'énergie et des pertes.
Compétences
Cours pré-requis
QCM
Travaux Dirigés
Activités
Introduction à la conservation de l'énergie "C'est pas sorcier : sécurité routière"

Cours : Energies d'état et de transfert



Détermination de la constante de raideur d'un ressort



Cours : Rendements instantané, énergétique et sur cycle de vie



Cours : Flux d’énergie et puissance transmise



Cours : Les grandeurs effort et flux pour caractériser les puissances





Cours : Mesurer et calculer les puissances autres qu'électriques



TD : Exercices d'application associés au cours

TD : Rendement d'un panneau solaire photovoltaïque

TD : Rendements intermédiaires d'une chaîne d'énergie photovoltaïque

TD : Comparatif voiture Clio - Zoé

TD : Etude énergétique d'un ascenseur

TD : AirPod - Véhicule électroPneumatique


Activité : Sensibilisation à la conservation d'énergie et au phénomène d'inertie
Tous les élèves font l'activité orchestrée par le professeur.
L'activité a pour finalité de sensibiliser les élèves à la conservation de l'énergie et au phénomène d'inertie lié à la rotation d'un objet.

Activité : Détermination des énergies d'état

L'activité a pour finalité de sensibiliser les élèves à aux énergies stockables. et au phénomène d'inertie lié à la rotation d'un objet.

Activité : Bouilloire électrique – Étude du rendement
Tous les élèves font l'activité orchestrée par le professeur.
L'activité a pour but de sensibiliser les élèves à la construction d'un protocole d'expérimentation pour atteindre un but défini.

Les élèves forment des ilôts de 3 personnes (les groupes formés portent les noms G1, G2 etc.) et réalisent les activités selon ce planning. Les activités sont définies ci-après.

Les activités suivantes ont pour objectifs de familiariser les élèves avec la démarche d'investigation en vue quantifier le rendement énergétique (instantané le cas échéant) selon un protocole d'expérimentation qu'ils auront au prélable défini ainsi que de les sensibiliser avec la notion de "modèle multiphysique".

Activité : Circulateur de chauffage – Étude du rendement




Activité : Compresseur d'air – Étude du rendement



Activité : Palan de spectacle – Étude du rendement




Activité : Pilote automatique – Étude du rendement





Activité : Jumping Sumo – Impact des sauts sur les performances énergétiques

multiphysique prof - accès restreint




Activité : Jumping Sumo – Impact des mouvements d'avance sur les performances énergétiques

multiphysique prof - accès restreint




Activité de réinvestissement
Activité : Système Tempérys – Étude du rendement
Lien vers l'espace Tempérys
Pour le plaisir ... Pendule de Newton.
QCM QCM Energies

Séquence "Communiquer en réseau TCP / IP"
Question sociétale Comment puis je consulter le web ou relever mes mails depuis un ordinateur ?
Objectif L'objectif de cette séquence est de fournir aux élèves de terminales Scientifiques le vocabulaire et les concepts nécessaires à compréhension du fonctionnement d'un réseau I.P. Les activités avec le logiciel Cisco Packet Tracer leur permettront de mettre en oeuvre des communications au sein d'un réseau local LAN ainsi qu'au travers des routeurs.
Compétences/Connaissances/Capacités
Cours pré-requis
Travaux Dirigés
Activités
Cours "Architecture / structure des réseaux TCP / IP"





Cours "Adressage IP et masque de sous réseaux"




Cours "Modèles OSI et TCP/IP - Analyse de trame Ethernet"
Cours non abouti ...
Travail dirigé : communiquerEnReseauTcp Ip-TD1



Travail dirigé : Télésurveillance – Réseau de Tolleybus

Travail dirigé : Voies de communication - calculs de débits

Activité : faire communiquer des machines entre réseaux TCP / IP



Sequence "Décrire le fonctionnement automatique des systèmes"
Question sociétale Comment peut-on réaliser cela?
Objectif Comment décrire le fonctionnement des systèmes automatiques?
Compétences A2 - Analyser le système
  • Décrire et analyser le comportement d’un système
  • ...
Conseils Pour profiter pleinement de ce cours il est conseillé de :
  • télécharger et d'installer le logiciel LARP (garanti sans virus) ainsi que son guide
  • télécharger et exécuter l'application "Soft cours logique"(garanti sans virus).
Cours pré-requis
Travaux Dirigés
Activités
Cours

Travail préliminaire : Regarder les vidéos introductives à l'algorithmie sur le site de Grafikart et idéalement reproduire les manipulations à l'aide du logiciel LARP.
Selon les navigateurs, il faut passer sur YouTube sans mettre le plein écran pour pouvoir supprimer la proposition d'abonnement

Décrire le fonctionnement des systèmes
Travaux dirigés / Activités

Décrire le fonctionnement des systèmes - TD1


Décrire le fonctionnement des systèmes - TD2


Décrire le fonctionnement des systèmes - TD3 Gestion de la ceinture de sécurité




Décrire le fonctionnement des systèmes - TD4 Gestion automatique d'un store banne en fonction de la vitesse du vent
...


Séquence "Interagir avec l'environnement"
Question sociétale Comment les phares de ma voiture font-ils pour s'allumer dès que la luminosité est faible?
Objectif Comprendre comment il est possible à partir de la mesure de grandeurs physiques (lumininosité, température, vitesse, etc) d'automatiser certaines tâches (allumage des phares, déclenchement du chauffage ou des essuies glaces, avertisseur ceinture de sécurité, etc).
Compétences/Connaissances/Capacités
Cours pré-requis
Travaux Dirigés
Activités
Cours "Les capteurs"

Cours Conversion Analogique Numérique



Activité 1 : "Présentation des cartes Arduino"



Activité 2 : "Présentation du simulateur TinkerCad"





Activité 3 : "Structure d’un programme Arduino et utilisation du moniteur série"



Activité 4 : "Les types de variables"








Activité 5 : "Les structures algorithmiques et les tableaux"




Activité 6 : "Les objets et les fonctions"







Activité 7 : "Gestion plafonnier de voiture"


Activité 8 : "Gestion de l'alame de voiture en cas d'effraction"





Activité 9 : "Gestion du risque de verglas"


Activité 10 : "Gestion de la ceinture de sécurité"






Activité 11 : "Reglage du rétroviseur conducteur à l'aide d'un joystick.pdf"








Activité : "Faire d'un portail électrique un objet connecté"

Cette activité est une activité préambulaire à la séquence "Comment les systèmes communiquent-ils entre eux" traitée en terminale












Séquence "Identification et caractérisation des signaux et des grandeurs électriques"
Question sociétale ...
Objectif ...
Compétences B-Modéliser
B1. Identifier et caractériser les grandeurs agissant sur un système
Cours pré-requis
Travaux Dirigés
Activités
Cours "Définition et caractérisation des signaux"





Cours "Identifier et caractériser les grandeurs électriques"
Travail dirigé : Definition et caracterisation des signaux



Travail dirigé : Acquisition et conditionnement de l’information 1



Travail dirigé : Acquisition et conditionnement de l’information 2





Travail dirigé : Etude de la protection contre les surcharges d'un sécateur de vignes





Activité 1.1 : "Caractériser les signaux par leurs formes, valeur moyenne et valeurs efficaces"


Activité 2 : "Identifier les grandeurs efforts dans le domaine électrique sur l’alimentation redressée et filtrée"






Activité 3.1 : "Caractériser les signaux de sortie d'un capteur d'humidité"


Activité 3.2 : "Caractériser les signaux de sortie d'un capteur de niveau"








Activité 4 : "Bathy Thermographe – Etude, modélisation du signal issu du capteur et affichage de la température sur le moniteur série de l'IDE Arduino"
Pour réaliser une partie de cete activité, vous aurez besoin de télécharger et exécuter le logiciel PlotDigitizer





Activité 5 : "Déterminer la tension d'alimentation d'un moteur à courant continu pour satisfaire à une vitesse de montée imposée, à partir d'un modèle multi-physique puis de manière analytique"



Activité 6 : Convertisseur fréquence - tension










Activité 7 : "Vérifier la validité du modèle de l'accumulateur de la voiture Tamiya"



Activité 8 : "Vérifier la validité du modèle du moteur de la voiture Tamiya"


Activité de réinvestissement
Pour le plaisir ...