Page 1/10 — Devoir 3 Devoir 3 Ce devoir comporte huit exercices qui portent sur les séquences 2 et 3 (avec une page de documents à détacher en fin de devoir et à joindre à ta copie). Tu peux utiliser tes livrets de cours et de corrigés pour t’aider et tu te serviras aussi des « Documents et informations » fournis dans le devoir. Les connaissances acquises lors de l’étude des séquences sont transposables dans le cadre de tout système étudié pour ce devoir. Tu répondras aux différentes questions par des phrases simples, sans oublier de justifier tes réponses. Pour faire ce devoir, il n’est pas nécessaire d’avoir un ordinateur ni un accès à Internet, cependant, si tu en as la possibilité, tu peux lire le sujet du devoir sur le site de ta classe pour avoir une meilleure qualité de vision des documents. Lis bien tous les documents et souligne les parties importantes ! Le thème de ce devoir est : Intégration des contraintes dans la conception d’un objet technique Système n°1 : Carillon On souhaite installer un « bouton sonnette » au niveau de l’entrée d’une maison ; le bouton poussoir actionnera un carillon à l’intérieur de l’habitation. Ce « bouton sonnette » à bouton poussoir sera donc dehors et sur la voie publique. Exercice 1 (3 points) Document et information : © leroymerlin © Cned — Devoirs, Technologie 41 — 15 Page 2/10 — Devoir 3 Devoir 31 – suite Questions : 1-En quelle matière a été fabriqué le boîtier du bouton de la sonnette présentée page prédécente ? Pour répondre aux questions 2 et 3, tu t’aideras de l’Annexe 1 (en fin de livret de cours) concernant le matériau mis en évidence dans la question 1 de cet exercice. 2-Pourquoi avoir choisi cette matière ? Tu répondras en donnant deux raisons. 3-Quel est le type de valorisation du matériau utilisé ? Système n° 2 : Lampe solaire Exercice 2 (3 points) Document et information : On souhaite s’éclairer la nuit, dans un refuge isolé, qui ne possède pas de réseau électrique. © ikea.com Une société propose une lampe autonome, en cinq couleurs différentes. 16 — © Cned, Technologie 41 Devoir 3 — Page 3/10 Devoir 3 – suite Le système possède un régulateur de courant afin de limiter le courant à 190 mA pour alimenter le bloc céramique de seize diodes électroluminescentes (LED). Le schéma du circuit électrique est le suivant : 2 Après avoir analysé le fonctionnement du système, on peut le représenter ainsi : © J. Launay/IKEA Voici le système, en partie démonté : © J. Launay/IKEA 2 Tu peux imaginer les quatorze autres LED au niveau du trait pointillé. © Cned — Devoirs, Technologie 41 — 17 Page 4/10 — Devoir 3 Devoir 31 – suite Questions : 1-En envisageant les différents moments de la journée (le jour et la nuit), explique brièvement le fonctionnement de cet objet technique. 2- Découpe soigneusement la feuille comportant le « Document 1 » situé à la fin du devoir. a) Complète le schéma global du système (« Document 1 ») avec les légendes des éléments, placées aux bons endroits dans les différents blocs. « Régulateur de courant » / « Bloc céramique de 16 LED » / « Interrupteur » / « Cellules solaires » / « Accumulateurs ». b) Complète le « Document 1 » en indiquant, à l’aide de flèches, les liaisons entre les différents blocs. Exercice 3 (1 point) Document et information : © J. Launay/IKEA Question : Quelle est la solution technique, mise en œuvre, pour éviter que la lampe solaire présentée ci-dessus ne bascule en arrière lorsque l’on enlève la batterie ? 18 — © Cned, Technologie 41 Devoir 3 — Page 5/10 Devoir 3 – suite Exercice 4 (3 points) Document et information : Questions : Pour ces questions, tu t’aideras de l’Annexe 1 à la fin de ton livret de cours . 1-a) En t’aidant des indications portées dans l’encadré « Après modélisation du contrepoids » ci-dessus, quelle est la masse volumique du matériau3 qui a été choisi pour la réalisation des contrepoids ? Indique la formule à appliquer et les calculs effectués. Pour répondre à la question, commence par convertir la masse du contrepoids en kilogramme. b) Indique le nom du matériau choisi pour la réalisation des contrepoids. Pour cela tu rechercheras à quel matériau correspond la masse volumique calculée précédemment, tu prendras celle qui s’en rapproche le plus. 2-Pour quelle(s) propriété(s) du matériau ce choix a-t-il été fait ? 3 Pour effectuer les calculs avec les puissances de 10 (négatives), tu peux revoir ton cours de Mathématiques séquence 3. © Cned — Devoirs, Technologie 41 — 19 Page 6/10 — Devoir 3 Devoir 31 – suite Exercice 5 (4 points) Bloc céramique de 16 LED 1- Quelle est la forme d’énergie de départ utilisée (à la source) pour recharger les batteries ? 2- Pourquoi avoir choisi cette forme d’énergie ? 3- Quelle est la forme d’énergie finale fournie par les LED de la lampe autonome ? Pense à l’utilisation de la lampe. © J. Launay/IKEA 4-Pour cette question, tu tiendras compte de tes réponses aux questions 1, 2 et 3. Sur la feuille découpée, complète maintenant le « Document 2 » en donnant les transformations successives de l’énergie de départ. Pour cela, place aux bons endroits les expressions qui suivent : « Énergie rayonnante » / « Énergie électrique » / « Énergie solaire » / « Énergie chimique » puis « LED » / « Accumulateurs » / « Panneau solaire ». Exercice 6 (2 points) Sur la feuille découpée, complète maintenant le « Document 3 » relatif à la chaîne d’énergie du système lorsqu’il fonctionne la nuit. Pour cela, place aux bons endroits les expressions qui suivent : - pour les fonctions techniques : « Distribuer » / « Alimenter » / « Transmettre » / « Convertir » - pour les solutions techniques : « Réflecteur » / « Interrupteur » / « Accumulateurs » / « LED ». 20 — © Cned, Technologie 41 Devoir 3 — Page 7/10 Devoir 3 – suite Exercice 7 (3 points) On souhaite contrôler le flux lumineux qui est généré par le bloc céramique des 16 LED. 43 cm Document et information : © ikea.com© ikea.com © J. Launay/IKEA Pour contrôler le flux lumineux généré par le bloc céramique des 16 LED, il faut commencer par en mesurer l’éclairement. L’éclairement s’exprime en « lux ». On utilise pour cela un appareil de mesure, un luxmètre (LIGHT METER) qui mesure l’éclairement, il est placé à une distance normale de lecture (43 cm, c’est-à-dire la distance entre les LED de la lampe et un livre) et affiche une valeur exprimée en « lux ». Question : 1- Quel est le résultat affiché par le luxmètre pour la mesure de l’éclairement d’un objet situé à 43 cm des LED ? Ne pas oublier d’indiquer l’unité. Document et information pour la question 2 : À 43 cm de hauteur, l’angle du cône d’éclairage est de 30°, ainsi la lampe donne une tache circulaire de 49 cm de diamètre. Le flux lumineux est défini par la relation F = E × S. Il s’exprime en « lumen ». α = Angle du cône d'éclairage de 30° Diamètre de 49 cm © ikea.com © Cned — Devoirs, Technologie 41 — 21 Page 8/10 — Devoir 3 Devoir 31 – suite Avec S qui est la surface d’éclairement (en m²) et E l’éclairement en lux, la formule pour calculer le flux lumineux est : Question : 2- Quelle est alors la valeur du flux lumineux ? Après avoir indiqué les calculs effectués, (sans oublier d’utiliser le mètre pour exprimer le diamètre) tu donneras ton résultat en l’arrondissant à l’unité. N’oublie pas d’indiquer l’unité. Document et information pour la question 3 : Pour connaître l’efficacité lumineuse d’un système (qui s’exprime en lumen/watt), il faut appliquer la relation suivante : Efficacitélumineuse = Flux lumineux Puissance absorbée Dans le cas du système étudié, la puissance absorbée mesurée avec un wattmètre est égale à 0,497 et s’exprime en watts ; ainsi en appliquant la relation précédente, on a : Efficacitélumineuse = Flux lumineux 0,497 Question : 3- Quelle est alors la valeur de l’efficacité lumineuse du système en lumen/watt ? Pour la valeur du flux lumineux, tu utiliseras la valeur arrondie, trouvée lors de la résolution de l’exercice 10. Après avoir indiqué les calculs effectués, tu donneras ton résultat en l’arrondissant à l’unité. N’oublie pas d’indiquer l’unité. 22 — © Cned, Technologie 41 Devoir 3 — Page 9/10 Devoir 3 – suite Exercice 8 (1 point) Lampe Efficacité lumineuse (lm/W) En te servant du tableau ci-contre (étudié en séquence 3, exercice 5), compare l’efficacité lumineuse de la LED par rapport à l’efficacité lumineuse des autres solutions techniques d’éclairage. Incandescence 12 Halogène 25 Est-ce que l’utilisation d’une LED est une solution intéressante ? Justifie ta réponse. Fluo-compact 41 LED 100 © Cned — Devoirs, Technologie 41 — 23 Devoir Page 31/3 — Page — Devoir 10/10 1 Devoir 1 Devoir 3 – suite Page à découper et compléter puis à joindre à ton devoir Devoir 3 : Document 1 pour l’exercice 2, question 2 Soleil .......... .......... ......... .......... .......... ......... ......... ......... ......... Devoir 3 : Document 2 pour l’exercice 5 question 4 .......... .......... .......... .......... .......... .......... ..... .......... Devoir 3 : Document 3 pour l’exercice 6 .......... .......... Nom : .................. .......... .......... Prénom : ..................... .......... ..... .......... .......... Indicatif : ........................... © Cned — Devoirs, Technologie 41 — 25
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