Technologie, physique,
DNB Polyn�sie 2021.
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Syst�me de ventilation autonome pour une v�randa
Le propri�taire d’une v�randa, surchauff�e par le soleil en �t�,
souhaite trouver une solution simple, �conomique et autonome pour
ventiler cette pi�ce automatiquement.
Ce kit de ventilation solaire peut renouveler l’air d’une pi�ce en
autonomie d�s le lever du soleil. Lorsque le soleil �claire le panneau,
l’extracteur se d�clenche et extrait l’air � l’ext�rieur de la pi�ce.
Il est fourni avec un panneau photovolta�que 10W-12V, un support pour
le panneau, un interrupteur, un extracteur d’air 160 m3/h en 12 V, une
bobine de c�ble �lectrique de 4 m.
Sa consommation est de 0,45 A. Il est silencieux, 100 % autonome et il
permet de ventiler de fa�on optimale une maison, m�me si elle est
inhabit�e.
Question 1 - (6 points). Compl�ter le descriptif du kit puis cocher sa fonction d’usage parmi les 3 propositions.
Rep
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D�signation
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Fonction
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1
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panneau solaire
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alimenter en courant �lectrique
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2
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support
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Maintenir le panneau solaire au sud avec la meilleur inclinaison
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3
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interrupteur
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allumer ou �teindre le syst�me
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4
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extracteur 160 m3 / h. 12V
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renouveller l'air
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5
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bobine de c�ble �lectrique
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distribuer le courant �lectrique
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Fonction d’usage.
( *) Le kit de ventilation sert � renouveler l’air de fa�on autonome.
( ) Le kit de ventilation, quand il est us�, doit �tre d�pos� dans une fili�re de recyclage.
( ) Le kit de ventilation fonctionne gr�ce � un panneau photovolta�que.
Question 2 - (3 points). On veut ajouter 2 fonctions suppl�mentaires FS1, FS2 au kit.
Toutes les caract�ristiques de la batterie et du r�gulateur
r�pondent-elles aux exigences du cahier des charges ? Justifier la
r�ponse.
Cahier des charges :
FS1 : Stocker l'�nergie sous 12V ; autonomie minimum 12 h ; dimensions 140 x 100 x 100 mm maximum.
Batterie : tension 12 V ; capacit� 7 Ah ; autonomie 17 h ; dimensions 151 x 65 x 98 mm.
La batterie est conforme au cahier des charges excapt�e l'une des dimensions.
Cahier des charges :
FS2
: r�guler l'alimentation �lectrique du syst�me sous 12V ; courant
d'entr�e panneau : supporter au moins 2 A ; courant de sortie
extracteur : supporter au moins 0,5 A
R�gulateur
: brancher entre le panneau et la batterie, il permet d'adapter la
tension et de contr�ler le niveau de charge ; tension 12 V � 24 V ;
ccourant d'entr�e et de sortie jusqu'� 10 A.
La batterie est conforme au cahier des charges excapt�e l'une des dimensions.
Le r�gulateur est conforme au cahier des charges.
Question 3 - (2 points).
Dans les endroits chauds, il est conseill� d’avoir une capacit� de
ventilation du triple du volume de la pi�ce � ventiler afin de changer
d’air plusieurs fois par jour. Sachant que la v�randa mesure 3 m en
longueur, 5 m de largeur et 2,5 m de hauteur, quel est son volume ?
Cocher la bonne r�ponse et justifier (calcul).
11,25 m3 ; 37,5 m3 vrai : 43,31 m3.
Volume : longueur fois largeur fois hauteur =3 x 5 x 2,5 =37,5 m3.
Question 4 - (2 points).
Sachant que l’extracteur d’air peut extraire 160 m3/h d’air, est-il capable d’extraire le triple du volume de la v�randa ?
Cocher la bonne r�ponse et justifier.
(* ) oui ( ) non.
Volume triple de la v�randa ; 37,5 x3 = 112,5 m3.
112,5 est inf�rieur � 160 m3/h, l'extracteur est capable de changer l'air de la v�randa plusieurs fois par jour.
Question 5 - (8 points).
Compl�ter la repr�sentation de la cha�ne d’information et de la cha�ne d’�nergie avec les termes suivants :
� communiquer ; acqu�rir ; batterie ; transmettre ; alimenter ; extracteur ; distribuer ; traiter �
Question 6 – (4 points).
Compl�ter l’algorigramme de fonctionnement avec les informations suivantes :
- charger batterie,
- ventiler,
- syst�me allum� ?
- charge = 100 %.
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Voyage vers Mars.
Mars est l’une des plan�tes du syst�me solaire.
Dans ce sujet, nous allons �tudier certains aspects concernant un �ventuel voyage habit� vers Mars.
1. Le syst�me solaire (4 points)
D�crire l’organisation du syst�me solaire en utilisant au minimum les termes suivants :
�toile / plan�te(s) / Soleil / Terre / tourne(nt).
Le syst�me solaire, form� il y a 4,6 milliards d'ann�es par contraction
d'un amas de poussi�res, de gaz, est constitu� d'une �toile, le
soleil autour duquel gravitent des plan�tes telluriques ( terre, mars
...), des plan�tes externes constitu�es de gaz ( Jupiter ), des
anneraux, disques de poussi�re, des ast�ro�des, de com�tes.
2. Dur�e d’une mission vers Mars (6 points).
Le sc�nario illustr� ci-contre est envisag� pour une mission
martienne : l’�quipage d�collerait de la Terre et se poserait sur Mars
apr�s 180 jours de voyage, s�journerait 550 jours sur le sol martien,
puis red�collerait vers la Terre pour un trajet retour d’une dur�e
�gale � celle du trajet aller.
2.1. Associer chacune des 4 �tapes suivantes � la lettre de l’illustration ci-contre qui lui correspond :
�tape 1 : D�collage de l’�quipage de la Terre Z.
�tape 2 : Atterrissage sur Mars H.
�tape 3 : D�collage du sol de Mars E.
�tape 4 : Retour sur Terre V.
2.2. D�terminer la dur�e totale de cette mission martienne.
180 +550 +180 =910 jours.
3. Ressources en eau et en dioxyg�ne sur Mars (8 points)
Les quantit�s d’eau et de dioxyg�ne pour une si longue mission seraient
trop importantes pour �tre embarqu�es depuis la Terre. On pourrait
cependant les produire sur place en faisant r�agir du dihydrog�ne
embarqu� avec du dioxyde de carbone pr�lev� dans l’atmosph�re
martienne, puis en transformant une partie de l’eau produite, les
�quations des r�actions associ�es aux deux transformations sont :
CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O
2 H2O → 2 H2 + O2.
3.1. Justifier que ces deux transformations sont bien des transformations chimiques.
On effectue un m�lange de substances chimiques, les r�actifs ; ils
disparaissent et de nouvelles substances chimiques sont produites.
3.2. Recopier les
formules chimiques de l’eau et du dioxyg�ne et justifier qu’elles sont
bien produites pour assurer la mission lors des deux transformations
chimiques.
H2O apparait � droite dans la premi�re transformation.
O2 apparait � droite dans la seconde transformation.
3.3. Du m�thane CH4
est �galement produit lors de la premi�re transformation. Donner le nom
et le nombre de chaque atome constituant une mol�cule de m�thane.
La mol�cule de m�thane est form�e d'un atome de carbone et 4 atomes d'hydrog�ne.
4. Communication entre Mars et la Terre (7 points)
En exploitant les documents suivants, calculer la dur�e entre
l’�mission d’un message radio depuis Mars et sa r�ception sur Terre,
pour une mission martienne se d�roulant en 2031.
Expliquer alors pourquoi la distance entre l’�quipage sur Mars et la Terre poserait probl�me en cas d’urgence.
Une d�marche argument�e accompagn�e de calculs est attendue.
Document : Graphique repr�sentant l’�volution de la distance Terre-Mars en fonction de l’ann�e.
Unit� astronomique (u.a.): 1 u.a. = 150 000 000 km
Vitesse de propagation des signaux radio : Vsignal radio = 300 000 km/s.
Distance terre -mars en 2031 : environ 1,8 ua soit 270 000 000 km.
Dur�e entre l'�mission et la r�ception : 270 000 000 / 300 000 =900 s ou 15 minutes.
Soit 30 minutes entre l'�mission du message partant de mars et la r�ception d'une r�ponse venant de la terre.
Cette dur�e est trop longue pour r�gler un probl�me urgent.
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