Démarche d'ingénierie : exercices corrigés de Seconde SI

On lit chaque activité en cherchant le verbe principal : ouvrir, dessiner, mesurer, choisir.

A : on démonte un système existant pour comprendre sa constitution et son fonctionnement → investigation.

B : on invente des idées pour un besoin, rien n'existe encore → conception.

C : on mesure le comportement d'un système existant pour le comparer à une valeur annoncée → investigation. Cette comparaison prépare aussi la validation de performances.

D : on départage des solutions possibles selon un besoin → conception.

Durée totale : 12 semaines. Nombre d'étapes : 6.

Durée d'une étape : $\dfrac{12}{6} = 2$ semaines.

Après 5 semaines : $\dfrac{5}{2} = 2{,}5$ étapes, soit 2 étapes complètes terminées et la troisième à moitié avancée.

On note ce point d'avancement : c'est ce qui permet de repérer un retard avant qu'il soit trop tard.

On compare : $4{,}2\ \text{s} \le 5\ \text{s}$, donc l'exigence est respectée.

On calcule l'écart avec la limite : $5 - 4{,}2 = 0{,}8$ s.

On le rapporte à la limite : $\dfrac{0{,}8}{5} \times 100 = 16$ %.

On conclut en une phrase : le prototype est conforme, avec une marge de 16 % sur le temps de remplissage.

On calcule l'écart absolu : $84 - 80 = 4$ N.

On le rapporte à la simulation : $\dfrac{4}{80} \times 100 = 5$ %.

On compare au seuil : $5\ \% \le 10\ \%$, donc le modèle est suffisamment fiable.

Cause possible d'un écart plus grand : la matière réelle n'est pas parfaitement homogène, ou une dimension imprimée diffère un peu du modèle numérique.

Vis : $4 \times 2{,}50 = 10{,}00$ €.

Tubes : $3 \times 1{,}80 = 5{,}40$ €.

Carte : $1 \times 12{,}50 = 12{,}50$ €.

Total : $10{,}00 + 5{,}40 + 12{,}50 = 27{,}90$ €.

Comparaison : $27{,}90 \le 30$, le budget est respecté et il reste $30 - 27{,}90 = 2{,}10$ €.

Moins de vis, c'est moins de matière et moins de coût : l'écoconception fait partie des démarches mises en œuvre dans le programme ².

Score de A : $3 \times 4 + 2 \times 3 + 1 \times 5 = 12 + 6 + 5 = 23$ points.

Score de B : $3 \times 5 + 2 \times 2 + 1 \times 3 = 15 + 4 + 3 = 22$ points.

La solution A obtient le meilleur score, elle est retenue.

Coefficient du coût doublé (4) : A $= 12 + 12 + 5 = 29$ ; B $= 15 + 8 + 3 = 26$. A reste devant, et l'avance passe de 1 à 3 points.

On note que l'écart initial est faible (1 point) : on le signale dans le compte rendu et on vérifie les notes plutôt que de trancher trop vite.

Intérêt du modèle commun : tout le monde lit la même description du robot. Si la partie énergie change, les autres le voient, ce qui favorise la co-ingénierie (travail conjoint) plutôt que des documents qui se contredisent.

Informations non fonctionnelles possibles : le coût d'un composant et sa masse. On pourrait ajouter un temps de réponse maximal.

Risque : un modèle périmé donne de fausses informations ; un élève dimensionne le moteur d'après une masse qui n'est plus la bonne, et le robot ne démarre pas comme prévu.

On en déduit une règle d'équipe : toute décision de conception se reporte dans le modèle le jour même.

Autonomie : $\dfrac{2\,000\ \text{mAh}}{250\ \text{mA}} = 8$ h.

Comparaison : $8\ \text{h} < 10\ \text{h}$, l'exigence n'est pas satisfaite.

Capacité minimale : $250\ \text{mA} \times 10\ \text{h} = 2\,500$ mAh.

Piste sur l'énergie : choisir une batterie d'au moins 2 500 mAh, en vérifiant sa masse et son coût.

Piste sur la consommation : mettre le capteur en veille entre deux mesures, ce qui réduit le courant moyen.

Validation : on refait la mesure de l'autonomie sur le prototype modifié, on la compare aux 10 h exigées, puis on reporte le résultat dans le dossier. Si l'objectif n'est toujours pas atteint, on retourne à la recherche de solutions.