baccalauréat professionnel - Lyon
SUJET. CONTRÔLE TECHNIQUE D'UN VÉHICULE : AMORTISSEURS ET ...
dans le centre d'examen n'est pas identique à celui proposé dans le sujet, l'
examinateur ..... Le ressort de suspension supporte le poids de la voiture et
travaille en ...
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BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL
Épreuve scientifique et technique
Sous- Épreuve de SCIENCES PHYSIQUES ET CHIMIQUES
SUJET 0 Groupements 2 et 5
Le dossier-sujet est constitué :
De documents destinés à lexaminateur comprenant :Pages E1/5 à E5/5- une fiche descriptive de lépreuvePage E1/5- une fiche de préparation du matériel expérimentalPage E2/5- une proposition de protocole à fournir au candidat si nécessairePage E3/5- une grille chronologique dévaluation pendant lépreuvePage E4/5- la grille nationale dévaluation adaptée à lépreuve et au sujetPage E5/5De documents destinés au candidat comprenant :Pages C1/7 à C7/7- les informations destinées au candidatPage C1/7- la présentation du contexte de lexpérimentationPage C2/7- le travail à réaliserPages C2/7 à C6/7- un dossier documentairePage C7/7
Les paginations des documents destinés à l'examinateur et au candidat sont distinctes.
CONTRÔLE TECHNIQUE DUN VÉHICULE :
AMORTISSEURS ET PNEUMATIQUES
BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL
Épreuve scientifique et technique
Sous- Épreuve de SCIENCES PHYSIQUES ET CHIMIQUES
SUJET
CONTRÔLE TECHNIQUE DUN VÉHICULE : AMORTISSEURS ET PNEUMATIQUES
Fiche descriptive de lépreuve
1 ACCUEIL DES CANDIDATS
Avant que les candidats ne composent, leur rappeler de lire attentivement les « informations destinées au candidat » de la première page du sujet qui précisent notamment la signification du symbole « appeler lexaminateur ». EMBED Unknown Sassurer que le sujet tiré au sort par le candidat correspond bien au groupement auquel appartient sa spécialité de baccalauréat professionnel.2 STRUCTURE DU SUJET
Le sujet porte sur les contenus du module T7 du programme de baccalauréat professionnel. Il sadresse aux candidats des spécialités de baccalauréat professionnel des groupements 2 et 5, en référence à la liste actualisée fournie avec les sujets.
Les capacités, connaissances et attitudes évaluées sont :
CapacitésMesurer expérimentalement la période dune oscillation
Vérifier que la fréquence des oscillations d'un système mécanique dépend très peu de l'amplitude
Utiliser la relation permettant de déterminer la fréquence dune oscillation
Utiliser la relation p = EQ \s\do2(\f(F;S))ConnaissancesConnaître la relation entre la période et la fréquence
Connaître le phénomène damortissementAttitudessens de lobservation
imagination raisonnée
rigueur et précisionesprit critique
respect des règles de sécurité3 ÉVALUATION ET NOTATION
Pendant lépreuve, lexaminateur veille à lavancement raisonnable des travaux. Si le candidat reste bloqué trop longtemps sur une question, il pourra intervenir, prendre en compte le temps dattente ou lui fournir, si besoin, notamment lors de lappel n°1, la « proposition de protocole » (page E3/5).
Les appels permettent à lexaminateur dapprécier le niveau dacquisition et de juger, en référence à la grille chronologique dévaluation pendant lépreuve (page E4/5), de la prestation du candidat en cochant, dans la colonne (a) :
2 quand il la juge conforme aux attendus,
1 quand il la juge partiellement conforme aux attendus,
0 quand il la juge non conforme aux attendus.
Lors des appels incluant un échange oral, lexaminateur doit prendre en compte de manière équilibrée la production écrite du candidat ainsi que sa capacité à la justifier et à y apporter des précisions.
En fin dépreuve, lexaminateur :
reporte dans la colonne (b) de la grille nationale dévaluation adaptée à lépreuve et au sujet (page E5/5), les évaluations réalisées pendant lépreuve,
finalise la notation en fonction de la répartition des points précisée.
Les notes attribuées doivent refléter une évaluation du niveau global d'acquisition de chacune des compétences.
BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL
Épreuve scientifique et technique
Sous- Épreuve de SCIENCES PHYSIQUES ET CHIMIQUES
SUJET
CONTRÔLE TECHNIQUE DUN VÉHICULE : AMORTISSEURS ET PNEUMATIQUES
Fiche de préparation du matériel expérimental
Lorsque le matériel disponible dans le centre dexamen n'est pas identique à celui proposé dans le sujet, lexaminateur doit adapter ces propositions à condition que cela n'entraîne pas une modification du sujet et par conséquent du travail demandé aux candidats et des compétences mises en uvre.
PAR POSTE CANDIDAT
un tableau magnétique
des plots aimantés munis dun axe
un ressort
une masse à crochet de 100 g
une masse à crochet de 200 g
une éprouvette graduée
un agitateur en verre
une pipette jaugée
un dynamomètre
une règle graduée
un chronomètre
POSTE EXAMINATEUR
Le matériel ci-dessus en réserve, en un exemplaire.
REMARQUES
En fonction des caractéristiques du ressort utilisé, il conviendra à lexaminateur deffectuer des essais préalables afin de modifier sil y a lieu les masses fournies.
De même, il conviendra de sattacher à la compatibilité de ces masses à crochet avec léprouvette graduée utilisée.
BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL
Épreuve scientifique et technique - Sous-Épreuve de SCIENCES PHYSIQUES ET CHIMIQUES
SUJET : CONTRÔLE TECHNIQUE DUN VÉHICULE : AMORTISSEURS ET PNEUMATIQUES
Centre dexamen : ...................................................... Date de lévaluation ...... / ...... / ......
NOM et Prénom du CANDIDAT ................................................... N° dinscription : .............
Proposition de protocole
Document à ne fournir au candidat, à lissue de lappel n°1, quen cas de nécessité pour la poursuite de lépreuve.
Exemple de protocole permettant de vérifier que la fréquence des oscillations dun ressort dépend peu de lamplitude imposée au départ du mouvement.
SHAPE \* MERGEFORMAT Etape n°1
1 - Réaliser le montage décrit par le schéma ci-contre.
2 - Suspendre une masse de 100 g au ressort et positionner la règle de façon à ce que le repère coïncide avec le haut de la masse.
3 - Écarter le ressort de sa position initiale de 4 cm
4 - Mesurer la durée de 20 oscillations.
5 - En déduire la période dune oscillation puis calculer la fréquence de ces oscillations.
T1 = ....................
f1 = ....................
Etape n°2
1 - Écarter le ressort de sa position initiale de 8 cm.
2 - Mesurer la durée de 20 oscillations.
3 - En déduire la fréquence de ces oscillations.
T2 = ....................
f2 = ....................
BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL
Épreuve scientifique et technique - Sous-Épreuve de SCIENCES PHYSIQUES ET CHIMIQUES
SUJET : CONTRÔLE TECHNIQUE DUN VÉHICULE : AMORTISSEURS ET PNEUMATIQUES
Centre dexamen : ...................................................... Date de lévaluation ...... / ...... / ......
NOM et Prénom du CANDIDAT ................................................... N° dinscription : .............
Grille chronologique dévaluation pendant lépreuve
AppelsQuestionsCompétencesAttendus(a)012n°1A.1Sapproprierles informations extraites du document sont pertinentes
la problématique et la notion damplitude sont comprisesAnalyserlévaluation des fréquences doscillation est expliquée
une hypothèse est formuléeA.2Analyserla modélisation et le choix du matériel sont pertinents
le protocole proposé permet la détermination des fréquencesA.1
A.2CommuniquerÉcrit - lexpression écrite est de qualité (explications, vocabulaire utilisé, schématisations, représentations
)
Oral - la communication, les explications et justifications confirment ou explicitent les traces écritesn°2A.3Réaliserle dispositif expérimental est correctement mis en place
les mesures effectuées sont correctesValiderles mesures effectuées sont exploitées
les calculs des fréquences sont correctsA.4Validerles calculs des fréquences sont correctement exploités
la conclusion est cohérente avec les résultats expérimentauxA.3
A.4CommuniquerOral - la communication, les explications et justifications confirment ou explicitent les traces écrites
Écrit - la conclusion est exprimée de façon correcten°3B.1 Sapproprierla réponse est cohérente avec les informations du contexteB.2Sapproprierles informations extraites du dossier documentaire sont correctesB.2Analyserlanalyse de la situation modélisée est correcteB.3Réaliserle protocole est correctement suivi
les manipulations sont effectuées avec assuranceValiderOral : les observations sont interprétées correctementCommuniquerOral : les premières conclusions suite aux observations sont validesn°4B.4CommuniquerÉcrit : la conclusion est exprimée de façon correcteC.1Analyserle calcul de la force est obtenu par une division du poids par 4C.2Sapproprierlinformation 2,6 bar est extraite du contexteC.2Réaliserle calcul est correct (2,60 bar)C.2Validerle résultat obtenu est vérifié (comparaison avec 2,6 bar)C.3Analyserle calcul est basé sur 2,1 bar (2,6-0,5)C.3Réaliserle calcul est correct (152 cm²)C.4CommuniquerÉcrit : la conclusion est exprimée de façon correcteC.1 à C.4CommuniquerÉcrit : les réponses mettent en uvre le vocabulaire, les grandeurs et unités attendus. La présentation des calculs et des résultats est correcte.
Colonne (a) : appréciation du niveau dacquisition
2: conforme aux attendus1 : partiellement conforme aux attendus0 : non conforme aux attendus
BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL
Épreuve scientifique et technique - Sous-Épreuve de SCIENCES PHYSIQUES ET CHIMIQUES
SUJET : CONTRÔLE TECHNIQUE DUN VÉHICULE : AMORTISSEURS ET PNEUMATIQUES
Centre dexamen : ...................................................... Date de lévaluation ...... / ...... / ......
NOM et Prénom du CANDIDAT ................................................... N° dinscription : .............
Grille nationale dévaluation adaptée à lépreuve et au sujet
Compétences Aptitudes à vérifierQuestions(b)Aide à la traduction chiffrée012(c)Sapproprierrechercher, extraire et organiser linformation utile,
comprendre la problématique du travail à réaliser,
montrer quil connaît le vocabulaire, les symboles, les grandeurs, les unités mises en uvre.A.1/ 2,5/ 14B.1B.2C.2/ 0,5Analyseranalyser la situation avant de réaliser une expérience,
analyser la situation avant de résoudre un problème,*
formuler une hypothèse,
proposer une modélisation,
choisir un protocole ou le matériel / dispositif expérimental.A.1/ 2,5A.2B.2C.1/ 1C.2Réaliserorganiser son poste de travail,
mettre en uvre un protocole expérimental,
mettre en uvre une ou plusieurs grandeurs et relations entre elles,
utiliser le matériel choisi ou mis à sa disposition,
manipuler avec assurance dans le respect des règles élémentaires de sécurité.A.3/ 3B.3C.2/ 1,5C.3Validerexploiter et interpréter des observations, des mesures,
vérifier les résultats obtenus,
valider ou infirmer une information, une hypothèse, une propriété, une loi
A.3/ 2,5A.4B.3C.2/ 0,5Communiquerrendre compte dobservations et des résultats des travaux réalisés,
présenter, formuler une conclusion, expliquer, représenter, argumenter, commenter.A.1 A.2/ 4,5/ 6A.3 - A.4B.3B.4C.4/ 1,5C.1 à C.4NOTE/ 20
Dans la colonne (b), lexaminateur reporte les évaluations de la colonne (a) de la grille chronologique dévaluation pendant lépreuve.
La répartition des points dans la colonne (c) daide à la traduction chiffrée est fonction du sujet. Les notes attribuées doivent refléter une évaluation globale du niveau d'acquisition dans chacune des compétences.
Les parties grisées sont relatives aux questions complémentaires notées sur 5 points.
BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL
Épreuve scientifique et technique
Sous- Épreuve de SCIENCES PHYSIQUES ET CHIMIQUES
Centre dexamen : ...................................................... Date de lévaluation ...... / ...... / ......
NOM et Prénom du CANDIDAT ................................................... N° dinscription : .............
SUJET
CONTRÔLE TECHNIQUE DUN VÉHICULE :
AMORTISSEURS ET PNEUMATIQUES
Informations destinées au candidat
Dans la suite du document, les symboles suivants signifient :
EMBED Unknown Appeler lexaminateur afin de répondre aux attendus précisés dans le sujet.
EMBED Word.Picture.8 Consulter la ressource documentaire précisée dans le sujet.
Lexaminateur intervient à la demande du candidat ou quand il le juge utile.
Les appels permettent à lexaminateur dévaluer le candidat. Il convient donc de les respecter scrupuleusement.
Pour établir la note finale sur 20, il sera consacré :
15 points sur 20 à lévaluation des capacités expérimentales du candidat, observées au travers des questions :
A.1, A.2, A.3, A.4, B.1, B.2, B.3 et B.4.
5 points sur 20 aux questions complémentaires suivantes :
C.1, C.2, C.3 et C.4.
La clarté des raisonnements, la qualité de la rédaction et de la communication orale interviendront dans lappréciation de la prestation du candidat.
Lusage des calculatrices électroniques est autorisé.
Présentation du contexte de lexpérimentation
Pré-visite avant contrôle technique
Un automobiliste se rend chez son garagiste avant de faire subir un contrôle technique à son véhicule. Le garagiste effectue divers contrôles.
Contrôle des amortisseursDans un premier temps, après avoir fortement appuyé sur lavant de la voiture et lavoir relâché, il lobserve osciller longuement.
Il en conclut quil faut changer les amortisseurs, car cest « comme sil ny en avait pas ! ".
Le client, un peu surpris, cherche à reproduire lexpérience et appuie à son tour sur le capot de la voiture, mais moins fortement. Il constate alors que lamplitude des oscillations est moins grande mais que leur fréquence semble à peu près identique. Il sinterroge : SHAPE \* MERGEFORMAT La fréquence est-elle réellement la même ? Les amortisseurs sont-il vraiment en mauvais état ?
Quest-ce qui permet au garagiste de laffirmer ?
Il demande alors au garagiste en quoi les oscillations de la voiture permettent d'affirmer que les amortisseurs sont défectueux et celui-ci lui répond quavec des amortisseurs en bon état le véhicule oscillerait beaucoup moins.Contrôle des pneumatiquesLe garagiste attire également lattention de son client sur limportance de respecter la pression des pneus indiquée par le constructeur. Elle est généralement indiquée sur une étiquette collée sur la portière conducteur (fig.1)
Il explique quune pression insuffisante entraîne une déformation anormale qui est dangereuse et peut entraîner léclatement du pneu.fig.1
Travail à réaliser
EMBED Word.Picture.8 Consulter la partie « contrôle des amortisseurs » de la présentation du contexte de lexpérimentation ci-dessus.
Partie A La fréquence des oscillations est-elle la même quelle que soit lamplitude de la stimulation initiale ?
A.1 Indiquer ce qui différencie, en termes damplitude, les actions produites par le garagiste et le client.
Expliquer ce qui permet au garagiste et au client dévaluer la fréquence des oscillations du véhicule.
Formuler une hypothèse quant au phénomène observé en rayant dans laffirmation ci-dessous la proposition incorrecte (en caractère gras) :
« Malgré la différence damplitude des actions produites par le garagiste et le client, la fréquence des oscillations du véhicule est la même / nest pas la même dans les deux cas. »
A.2 Afin de déterminer si la fréquence des oscillations dun ressort dépend de lamplitude des stimulations, on dispose du matériel suivant :
un ressort + une masse de 100 g
une masse de 200 g
un dynamomètre
des plots aimantés
une règle graduée
un chronomètre
un tableau magnétique
une éprouvette graduée
un agitateur en verre
une pipette jaugée
Proposer, en utilisant une partie de ce matériel, un protocole expérimental qui permette de le vérifier.
Le protocole proposé devra être accompagné dun schéma légendé et préciser les mesures à réaliser qui permettront des calculs de fréquences doscillations dun ressort.
Schéma du dispositifDescription du protocole
EMBED Unknown Appel N°1
Appeler lexaminateur afin de présenter et justifier oralement les réponses à la question A.1 et la proposition de protocole expérimental de la question A.2.
A.3 Réaliser le protocole validé par l'examinateur. Noter les fréquences des oscillations obtenues pour les 2 cas envisagés.
Mesures :
Calculs :
f1 =
.f2 =
.
A.4 Conclusion : Indiquer si les résultats expérimentaux confirment lhypothèse formulée à la question A.1. Justifier la réponse.
EMBED Unknown Appel N°2
Appeler lexaminateur afin de lui présenter et justifier oralement les résultats expérimentaux et la conclusion.
Partie B Les amortisseurs du véhicule contrôlé sont-ils en bon état ?
B.1 Indiquer ce qui permet au garagiste daffirmer que les amortisseurs sont en mauvais état.
La fréquence des oscillations
Lamplitude des oscillations
La durée des oscillations
B.2 L'expérimentation qui suit doit permettre de répondre à cette question.
EMBED Word.Picture.8 Consulter le dossier documentaire en page C7/7.
Compléter la modélisation ci-dessous en faisant correspondre les éléments du montage avec ceux du système de suspension de la voiture.
SHAPE \* MERGEFORMAT
B.3 Réaliser le montage représenté ci-dessus.
EMBED Unknown Appel N°3
Réaliser lexpérience décrite ci-dessous devant lexaminateur puis proposer oralement les premières conclusions suite aux observations effectuées.
Écarter la masse d'environ 8 cm de sa position d'équilibre à l'aide de l'agitateur et observer les oscillations obtenues.
B.4 Conclusion : En prenant appui sur les observations effectuées, expliquer en quoi lexpérimentation permet au garagiste daffirmer quil faille changer les amortisseurs.
Partie C Une pression insuffisante entraîne-t-elle une déformation des pneumatiques ?
EMBED Word.Picture.8 Consulter la partie « Contrôle des pneumatiques » de la présentation du contexte de lexpérimentation de la page C2/7.
Lobjectif des questions qui suivent est dévaluer la déformation dun pneu pour un déficit de pression de 0,5 bar.
On donne : 1 bar = 1 ( 105 Pa (Pascal) Poids du véhicule 12 800 N
C.1 A partir de la valeur du poids du véhicule, déterminer la valeur de la force exercée sur chacune des roues. On suppose que le poids est également réparti sur les 4 roues.
C.2 Laire de la surface du pneu en contact avec le sol étant environ de 123 cm², vérifier que la pression indiquée par le constructeur est adaptée.
On utilisera la relation p = EQ \s\do2(\f(F;S)) oùp est la pression du pneu exprimée en pascal (Pa)F la force exercée par le véhicule sur le pneu exprimée en newton (N) S la surface de contact entre le pneu et le sol exprimée en m²
C.3 Calculer laire de la surface de contact lorsquil le déficit de pression est de 0,5 bar. Exprimer le résultat en cm2 arrondi à lunité.
C.4 Si les pneus sont « sous-gonflés », comment évolue la surface de contact pour compenser le manque de pression ? Quelle répercussion cela a-t-il sur le pneu ?
EMBED Unknown Remettre en état le poste de travail puis appeler lexaminateur pour lui rendre lensemble des documents.
Dossier documentaire
Système de suspension dune voiture
Le système de suspension et damortissement dune voiture se compose de ressorts et damortisseurs qui sont couplés sur le même axe ou montés côte à côte sur les bras de suspension.
SHAPE \* MERGEFORMAT
Le ressort de suspension hélicoïdal : Il sert à suspendre le véhicule de façon à le rendre confortable. Le ressort de suspension supporte le poids de la voiture et travaille en compression et en étirement selon les aspérités de la route.
Lamortisseur :
Son rôle est datténuer les oscillations de la caisse de la voiture fixée au ressort hélicoïdal pour permettre au véhicule de garder une adhérence optimale sur le sol. Il est également un élément de confort du véhicule.
Lors des débattements de lamortisseur, le piston effectue des va-et-vient dans le fluide. La tête du piston étant munie de valves, le liquide circule dun coté à lautre à travers de petits orifices, freinant ainsi considérablement la circulation du piston.
NB : Le système est modélisé dans les activités expérimentales par une masse suspendue à un ressort. Le ressort est alors en « étirement » plutôt quen « compression ». Les résultats obtenus sont toutefois identiques. Seule la mise en uvre est plus simple dans ce sens.
Sujet 0 Groupements 2 et 5Page de garde
Sujet 0 Groupements 2 et 5 Documents destinés à lexaminateurPage E PAGE 5/5
Sujet 0 Groupements 2 et 5 Documents destinés au candidatPage C PAGE 7/7
Éléments correspondants du système de suspension du véhicule :
Amortisseur
RESSORT HÉLICOïDAL
BRAS DE SUSPENSION
FIXATION AU CHASSIS DE LA VOITURE
RESSORT HéLICOïDAL
Amortisseur
cIRCULATION DU FLUIDE Amortisseur
