STI GENIE MECANIQUE

STI GENIE MECANIQUE - GÉNIE CIVIL – GÉNIE ÉNERGÉTIQUE
SCIENCES PHYSIQUES - PHYSIQUE APPLIQUÉE
ORAL
Consignes officielles : 20 mn de préparation et 20 mn d'entretien.
Un ou deux exercices indépendants (sur des parties différentes du programme de Terminale). Les questions posées ne
sont pas à traiter comme un problème ; il s'agit d'établir un dialogue entre le candidat et l'examinateur. Le problème
posé par celui-ci n'est qu'un prétexte pour évaluer chez le candidat des compétences variées en sciences physiques et
en physique appliquée : connaissances scientifiques, savoir-faires expérimentaux et savoir-faires théoriques.
SUJET N°1
I. QUESTIONS A CHOIX MULTIPLES
1. TRANSFORMATEUR MONOPHASE
Un transformateur monophasé parfait de rapport de transformation m = 0,5 débite une puissance P2 = 2,5 kW dans un
récepteur de facteur de puissance cos = 0,75. Le courant primaire a pour intensité I1 = 10 A.
Que vaut alors la tension secondaire U2 ?
A) 110 V
B) 125 V
C) 167 V
D) 220 V
E) 333 V
2. COURANT TRIPHASE
Trois résistances identiques d'impédance Z = 14 , sont montées en triangle sur un réseau triphasé équilibré de tension
efficace 380 V entre phases. Le courant I dans un fil de ligne a pour intensité ? (valeurs approchées)
A) 16 A
B) 27 A
C) 33 A
D) 47 A
E) 81
3. MOTEUR ASYNCHRONE
Un moteur asynchrone hexapolaire (6 pôles) tourne à vide à environ 800 tr/min. Le réseau qui l'alimente a pour
fréquence ?
A) 40 Hz
B) 50 Hz
C) 60 Hz
D) 314 Hz
E) 400 Hz
4. MOTEUR A COURANT CONTINU
Un moteur à courant continu est alimenté par une source de tension continue de valeur moyenne U=300 V. L'intensité
nominale dans l'induit est I=26 A et la résistance de l'induit est R = 0,5 . La valeur de la f.è.m. E du moteur est :
A) 306 V
B) 297 V
C) 4,5 V
D) 287 V
E) 313 V
II. AUTRE QUESTION
Observer la figure ci-dessous et répondre aux questions :
1°/ Nommez les convertisseurs identifiables sur cette figure.
2°/ Précisez si les tensions u1(t), u2(t) et u3(t) sont alternatives, redressées ou continues ?
3°/ Dessinez la forme qu’aurait la tension u3(t) si on l’envoyait sur un oscilloscope. Comment la nomme-t-on ?
Réponses : 1°/ (1.C) m=I1/I2  I2=20A ; P2=U2.I2.cos  U2 = 167 V ; 2°/ I=J.3 ! J=380/14=27,1A; I=47A
(2.D) ; 3°/ ns=f/p (en tr/s) p=3 ; f=ns.p = 3 x (800/60) = 40Hz (3.A) ; 4°/ U=E+RI  E=U-RI=300-26*0,5=287V
(4.D)
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SCIENCES PHYSIQUES - PHYSIQUE APPLIQUEE
ORAL
Consignes officielles : 20 mn de préparation et 20 mn d'entretien.
Un ou deux exercices indépendants (sur des parties différentes du programme de Terminale). Les questions posées ne
sont pas à traiter comme un problème ; il s'agit d'établir un dialogue entre le candidat et l'examinateur. Le problème
posé par celui-ci n'est qu'un prétexte pour évaluer chez le candidat des compétences variées en sciences physiques et
en physique appliquée : connaissances scientifiques, savoir-faires expérimentaux et savoir-faires théoriques.
SUJET N°2
I. On alimente un moteur alternatif monophasé à l'aide d'un transformateur branché sur le secteur EDF, de tension
efficace 230 V, 50 Hz. On se propose de faire le bilan énergétique du montage. Compléter la figure 2 en indiquant les
appareils de mesures devant se trouver dans les emplacements vides. Les nommer, indiquez leur fonction et leur
branchement.

N1
MOTEUR
N2
II.
a/ Comment définit-on le rendement r d'un transformateur parfait ? Que vaut alors ce rendement ?
b/ Qu'est ce que cela signifie ?
c/ Le secondaire délivre une tension efficace U 2 = 23 V. Calculez le rapport de transformation m de ce transformateur.
II. Q.C.M.
1. TRANSFORMATEUR MONOPHASE
Un transformateur monophasé parfait de rapport de transformation m = 0,5 débite une puissance P2 = 2,5 kW dans un
récepteur de facteur de puissance cos = 0,75. Le courant primaire a pour intensité I1 = 10 A.
Que vaut alors la tension secondaire U2 ?
A) 110 V
B) 125 V
C) 167 V
D) 220 V
E) 333 V
2. COURANT TRIPHASE
Trois résistances identiques d'impédance Z = 14 , sont montées en triangle sur un réseau triphasé équilibré de tension
efficace 380 V entre phases. Le courant I dans un fil de ligne a pour intensité ? (valeurs approchées)
A) 16 A
B) 27 A
C) 33 A
D) 47 A
E) 81
3. MOTEUR ASYNCHRONE
Un moteur asynchrone hexapolaire (6 pôles) tourne à vide à environ 800 tr/min. Le réseau qui l'alimente a pour
fréquence ?
A) 40 Hz
B) 50 Hz
C) 60 Hz
D) 314 Hz
E) 400 Hz
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STI Génie mécanique – Génie civil –Génie énergétique
Sciences Physiques
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Consignes officielles : 20 mn de préparation et 20 mn d'entretien.
Un ou deux exercices indépendants (sur des parties différentes du programme de Terminale). Les questions posées ne
sont pas à traiter comme un problème ; il s'agit d'établir un dialogue entre le candidat et l'examinateur. Le problème
posé par celui-ci n'est qu'un prétexte pour évaluer chez le candidat des compétences variées en sciences physiques et
en physique appliquée : connaissances scientifiques, savoir-faires expérimentaux et savoir-faires théoriques.
SUJET N°3
1. Donner la liste (NOM et SYMBOLE) des CONVERTISSEURS étudiés en cours d'année:
a) - Alternatif / Alternatif ?
b) - Alternatif / Continu ?
c) - Continu / Alternatif ? Quel est l'intérêt de ce montage ?
d) - Continu / Continu ? Quel est l'intérêt de ce montage ?
2. Observer la figure ci-dessous et répondre aux questions :
a) Nommez les convertisseurs identifiables sur cette figure.
b) Précisez si les tensions u1(t), u2(t) et u3(t) sont alternatives, redressées ou continues ?
c) Dessinez la forme qu’aurait la tension u3(t) si on l’envoyait sur un oscilloscope. Comment la nomme-t-on ?
3. On alimente un moteur alternatif monophasé à l'aide d'un transformateur branché sur le secteur EDF. On se propose
de faire le bilan énergétique du montage. Compléter la figure 2 en indiquant les appareils de mesures devant se trouver
dans les emplacements vides.

N1
MOTEUR
N2
4. Un transformateur monophasé parfait de rapport de transformation m = 0,5 débite une puissance P2 = 2,5 kW dans
un récepteur de facteur de puissance cos = 0,75. Le courant primaire a pour intensité I1 = 10 A.
Que vaut alors la tension secondaire U2 ?
A) 110 V
B) 125 V
C) 167 V
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D) 220 V
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E) 333 V
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Un ou deux exercices indépendants (sur des parties différentes du programme de Terminale). Les questions posées ne
sont pas à traiter comme un problème ; il s'agit d'établir un dialogue entre le candidat et l'examinateur. Le problème
posé par celui-ci n'est qu'un prétexte pour évaluer chez le candidat des compétences variées en sciences physiques et
en physique appliquée : connaissances scientifiques, savoir-faires expérimentaux et savoir-faires théoriques.
SUJET N°4
1. Définir le glissement g d'une machine asynchrone. Pourquoi est-il nécessaire de définir un « glissement » ?
2. Bilan de puissance d'un MAS : il absorbe une puissance Pa et fournit une puissance utile Pu.
a) définir le rendement (noté r).
b) le rendement peut-il être supérieur à 1 ? Pourquoi ?
3. a) Dessiner le modèle équivalent de l'induit d'un moteur à courant continu. Légender le schéma.
b) Un moteur à courant continu est alimenté par une source de tension continue de valeur moyenne U=300 V.
L'intensité nominale dans l'induit est I=26 A et la résistance de l'induit est R = 0,5 . La valeur de la f.è.m. E du moteur
est ? (une seule réponse possible)
A) 306 V
B) 297 V
C) 4,5 V
D) 287 V
E) 313 V
4. Décrire brièvement un système permettant de régler la vitesse d'un moteur à courant continu.
5. On alimente un moteur alternatif monophasé à l'aide d'un transformateur branché sur le secteur EDF. On se propose
de faire le bilan énergétique du montage. Compléter la figure en indiquant les appareils de mesures devant se trouver
dans les emplacements vides.

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N1
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N2
MOTEUR
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Un ou deux exercices indépendants (sur des parties différentes du programme de Terminale). Les questions posées ne sont pas
à traiter comme un problème ; il s'agit d'établir un dialogue entre le candidat et l'examinateur. Le problème posé par celui-ci
n'est qu'un prétexte pour évaluer chez le candidat des compétences variées en sciences physiques et en physique appliquée :
connaissances scientifiques, savoir-faires expérimentaux et savoir-faires théoriques.
SUJET n°5
1.1
– Complétez le tableau suivant en indiquant le NOM du convertisseur correspondant :
Tension à l’Entrée
CONTINUE
ALTERNATIVE
Tension à la Sortie
CONTINUE
ALTERNATIVE
1.2
Observez les deux figures ci-dessous :
FIGURE 1
FIGURE 2
QUESTIONS :
1°/ Laquelle de ces deux figures correspond à la tension de sortie obtenue après un HACHEUR série ?
2°/ Même question pour un pont de diodes (pont de Graëtz) ? Comment désigne-t-on ce type de tension ?
3°/ Dans le cas du hacheur, déterminez :
3.1 – la période T du signal ;
3.2 – la période de fermeture du hacheur T1 ;
3.3 – la valeur du rapport cyclique  ;
3.4 – la valeur de la tension moyenne <u> ; expliquez brièvement.
4°/ Dans le cas du pont de diodes, faire un schéma montrant comment on peut réaliser une alimentation continue
à partir d’un branchement sur le secteur alternatif EDF : quels sont les principaux éléments nécessaires (nom et
symbole) ? Comment obtenir une tension presque continue à la sortie d’un pont de diodes ?
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Un ou deux exercices indépendants (sur des parties différentes du programme de Terminale). Les questions posées ne sont pas
à traiter comme un problème ; il s'agit d'établir un dialogue entre le candidat et l'examinateur. Le problème posé par celui-ci
n'est qu'un prétexte pour évaluer chez le candidat des compétences variées en sciences physiques et en physique appliquée :
connaissances scientifiques, savoir-faires expérimentaux et savoir-faires théoriques.
SUJET n°6
EXERCICE N°1 La photographie suivante représente un montage étudié en cours d’année, à quelques détails près.
1
2
3
4
Il comporte les composants suivants parmi les éléments suivants : Transformateur monophasé – charge (résistance) –
condensateur – pont de diodes – bobine de lissage – régulateur intégré – amplificateur – hacheur série.
Ce montage est branché sur le secteur 230 V, 50 Hz EDF.
1°/ Identifiez les composants repérés par les flèches 1 à 4.
2°/ Quel est ce montage ? Quelle conversion d’énergie réalise-t-il ?
3°/ Quelle est l’indication portée par le transformateur monophasé ? Que représente-t-elle ?
4°/ Quelle est la puissance électrique maximale que peut supporter le transformateur ?
5°/ Quel est le rôle du condensateur s’il y en a un dans ce montage ?
6°/ A l’aide des symboles électriques, représentez la chaîne de conversion réalisée par ce montage.
7°/ Indiquez à chaque entrée/sortie des convertisseurs de cette chaîne si les tensions sont alternative, redressée,
continue ; notez les tensions à partir de u1 (t).
EXERCICE N°2 :
1°/ Dessinez le modèle équivalent de l'induit d'un moteur à courant continu. Légendez le schéma.
2°/ Un moteur à courant continu est alimenté par une source de tension continue de valeur moyenne U=300 V.
L'intensité nominale dans l'induit est I=26 A et la résistance de l'induit est R = 0,5 . La valeur de la f.è.m. E du moteur
est ? (une seule réponse est possible)
A) 306 V
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B) 297 V
C) 4,5 V
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D) 287 V
E) 313 V
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Un ou deux exercices indépendants (sur des parties différentes du programme de Terminale). Les questions posées ne sont pas
à traiter comme un problème ; il s'agit d'établir un dialogue entre le candidat et l'examinateur. Le problème posé par celui-ci
n'est qu'un prétexte pour évaluer chez le candidat des compétences variées en sciences physiques et en physique appliquée :
connaissances scientifiques, savoir-faires expérimentaux et savoir-faires théoriques.
SUJET n°4
1.– Complétez le tableau suivant en indiquant le NOM du convertisseur électrique correspondant (on ne parle pas de
machine ici) :
Tension à l’Entrée
CONTINUE
ALTERNATIVE
Tension à la Sortie
CONTINUE
ALTERNATIVE
2.- Observez les deux figures ci-dessous :
FIGURE 1
FIGURE 2 (2 ms/div ; 10 V/div)
QUESTIONS :
2.1- Laquelle de ces deux figures correspond à la tension de sortie obtenue après un HACHEUR série ? Donner
la valeur du rapport cyclique  en précisant la période T et la durée de fermeture T1.
2.2- Même question pour un PONT DE DIODES (pont de Graëtz) ? Par quel nom désigne-t-on ce type de
tension ? Calculer sa valeur moyenne <u>= 2. Û / 
2.3- Calculer la période T de la tension de la figure 2.
3.- Solutions acides et basiques
3.1 - Dans une solution aqueuse acide, quel est l’ion responsable de l’acidité ? Donner le nom et le symbole
corrects dans la liste suivante :
Ion hydroxyde ; H3O+ ; ion oxonium ; ion hydronium ; HO- ; Cl- ; Na+ ; H2O
3.2 – Une solution aqueuse de concentration C = 5.68.10-5 mol/L en ion hydronium est-elle acide ou basique ?
Calculer son pH en donnant le détail du raisonnement suivi.
T.L.P.S.V.P …/…
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4.- Sur la figure suivante,
4.1- Compléter le tracé des rayons lumineux issus de l’objet AB et traversant la lentille.
4.2- Compléter le cartouche en précisant ce que sont les points O, F et F’.
4.3- Si la distance focale f’ = 10 cm, calculer la vergence de cette lentille convergente.
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STI GENIE MATERIAUX
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SUJET N°1
Exercice n°1 : Circuit RLC en courant alternatif
Soit un circuit électrique comportant en série un résistor de résistance R=50  et une bobine d'inductance L=150 mH,
de résistance interne négligeable. Il est parcouru par un courant d'intensité I=0,3 A sous une fréquence f=50 Hz.
Donner les expressions littérales puis les applications numériques
1°/ Calculer l'impédance Z de ce dipôle R,L série.
2°/ Calculer les tensions efficaces UR et UL respectivement aux bornes du résistor et de la bobine.
3°/ Construire le diagramme de Fresnel relatif aux tensions, en prenant l'intensité comme axe de référence. L'échelle
est libre mais doit être impérativement indiquée. Une figure lisible, assez grande, soignée et légendée est
exigée.
4°/ En déduire la valeur de la tension efficace U aux bornes du circuit. Commenter brièvement.
Exercice n°2 : Chimie organique - Nomenclature et estérification
1°/ Nommer les composés chimiques suivants ainsi que le groupement fonctionnel mis en évidence dans l'écriture des
formules chimiques ci-dessous :
a) C3H7-OH
b) C2H5-NH2
HC  O
|
c)
H
CH 3  C  O
d)
|
OH
2°/ On fait réagir les composés a) et d) ensemble.
a) Quel est le type de réaction ainsi réalisée ?
b) Quelles sont ses principales caractéristiques ?
c) Donner le nom du principal produit et sa formule semi-développée (faisant apparaître clairement la fonction
organique).
d) Si l'on part d'une mole de chacun des deux réactifs, dessiner l'allure de la courbe qui donne l'évolution du
nombre de mole de produit formé en fonction du temps (nproduit = f(t)).
- Commenter brièvement cette courbe.
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STI GENIE MATERIAUX
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SUJET N°2
Exercice n°1 : Corrosion
On réalise ensuite la protection cathodique d'une canalisation souterraine en fonte à l'aide d'une plaque de zinc reliée à
la canalisation, comme indiqué sur le schéma suivant :
Niveau du Sol
TERRE HUMIDE
Fil Conducteur
CANALISATION
ELECTRODE DE ZINC
1°/ Montrer qu'on a ainsi réalisé un circuit électrique fermé.
2°/ Expliquer pourquoi, en termes d'oxydoréduction, la canalisation de fonte (essentiellement composée de
fer) est protégée de la corrosion.
3°/ Au bout de six mois, il a disparu 1 kg de zinc. Quelle est la masse de fer, donc de fonte, qui a été ainsi
épargnée de la corrosion ?
Données : Masses molaires atomiques : M(Zn) = 65 g/mol ; M(Fe) = 55,8 g/mol ;
Le potentiel standard d'oxydoréduction du couple Fe 2+/Fe est plus élevé que celui du couple Zn2+/Zn.
Exercice n°2 : Résonance d’intensité
Observez la figure ci-dessous. On maintient une tension efficace U o = 3 V aux bornes d’un circuit RLC série à l’aide d’un
générateur de tension alternative.
1°/ Dessinez le circuit et les appareils de mesures permettant de mesurer l’intensité efficace du courant dans le circuit ;
la tension Uo aux bornes du générateur.
2°/ Qu’est-ce que le phénomène d’intensité dans un circuit série RLC ?
3°/ Donnez la valeur de la fréquence de résonance Fo.
4°/ Donnez l’expression de l’impédance Z du circuit.
5°/ A quoi est égale l’impédance Z à la résonance ? Calculez la valeur de la résistance R.
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Exercice n°3 : Solutions acides et basiques
1. Chimie – Acides-bases
1.1 - Dans une solution aqueuse acide, quel est l’ion responsable de l’acidité ? Donner le nom et le symbole
corrects dans la liste suivante :
Ion hydroxyde ; H3O+ ; ion oxonium ; ion hydronium ; HO- ; Cl- ; Na+ ; H2O
1.2 – Une solution aqueuse de concentration C = 5.68.10-5 mol/L en ion hydronium est-elle acide ou basique ?
Calculer son pH en donnant le détail du raisonnement suivi.
2. – Optique
Sur la figure suivante,
2.1 - Compléter le tracé des rayons lumineux issus de l’objet AB et traversant la lentille.
2.2 - Compléter le cartouche en précisant ce que sont les points O, F et F’.
4.3- Si la distance focale f’ = 10 cm, calculer la vergence de cette lentille convergente.
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N°6
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