Sujet Sciences de l'Ingénieur — Terminale — Métropole — Bac 2023

Partie 1 : Sciences de l'ingénieur Trottinette électrique Constitution du sujet • Sujet pages 1 à 15 • Documents réponses pages 16 à 17 Les documents réponses DR1 à DR2 (pages 16 à 17) seront à rendre avec la copie. 23-SCIPCJ2LR1 2/21 Partie 1- sciences de l’ingénieur Mise en situation : Les nouvelles technologies au service de la micro- mobilité Le succès grandissant de la trottinette électrique s’accompagne d’améliorations de ses performances, de sa sécurité et de son utilisation. Cet engouement est dû plus particulièrement aux innovations technologiques (voir figures 1 et 2) qui permettent de réinventer l’usage de la trottinette. Le modèle de trottinette étudié se voit attribuer un système de récupération de l’énergie cinétique KERS (Kinetic Energy Recovery System) intégré à la roue motrice, qui s’enclenche automatiquement lorsque l’accélérateur est relâché ou la poignée de frein actionnée ; cela a pour conséquence de ralentir la trottinette pour récupérer de l’énergie électrique lors des freinages. figure 1 : diagramme partiel des exigences 23-SCIPCJ2LR1 3/21 figure 2 : diagramme partiel de blocs La problématique abordée dans ce sujet est de vérifier si les innovations mises en œuvre sur cette trottinette apportent bien un gain en terme d’énergie, de confort, et de sécurité. 23-SCIPCJ2LR1 4/21 Sous-partie 1 : adhérence lors d’un freinage L'objectif de cette sous-partie est de vérifier que l’utilisateur peut se déplacer en toute sécurité. À l’approche d’un feu rouge ou d’un stop, un freinage est nécessaire afin de marquer l’arrêt sans glisser. La trottinette doit suivre la loi de vitesse simplifiée pour un freinage (normal) en ligne droite sur un sol horizontal (voir figure 3). figure 3 : vitesse linéaire en phase de freinage en fonction du temps Question 1. À partir de la figure 3, indiquer la nature du mouvement dans cette phase figure 3 de freinage, exprimer et calculer la décélération a G en précisant son unité. La trottinette doit pouvoir s’arrêter sans glissement entre le pneumatique de la roue avant et le sol. Hypothèses :   ( ) • l’étude est menée dans le plan de symétrie O,x,y pour les actions mécaniques ;    • on note ℜ( O,x,y,z ) le repère galiléen lié au sol ; • la trottinette{T} = considérée comme un unique solide indéformable, de centre de masse G et de masse totale M en kg est animé par rapport au repèreℜ d’un mouvement de translation uniformément décéléré tout