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1.2.3 Utilisation raisonnée des ressources (16h – 1ère/ T - Niveau 2)


Propriétés physico-chimiques, mécaniques et thermiques des matériaux (1ère - Niveau 2)

Lien avec la physique chimie et les contenus développés au §2.3.2


Impacts environnementaux associés au cycle de vie du produit :

- conception (optimisation des masses et des assemblages)

- contraintes d’industrialisation, de réalisation, d’utilisation (minimisation et valorisation des pertes et des rejets) et de fin de vie

- minimisation de la consommation énergétique (pour ces 3 points : 1ère/ T - Niveau 2)


Ce qu’on attend de l’élève :

  • Définir une unité fonctionnelle pour un composant, un système ou un ouvrage

  • Analyser un produit d’un point de vue consommation énergétique

  • Citer des scénarios de fin de vie pour un composant

  • Décoder une fiche de déclaration environnementale et sanitaire. (fiche F.D.E.S.)

  • Décoder une fiche profil environnemental produit (fiche P.E.P.)

  • Identifier un indicateur d'impact environnemental

  • Comparer deux solutions du point de vue de l'impact environnemental

  • Utiliser la roue de l’éco-conception pour proposer des pistes d’amélioration

Ce que ne doit pas faire l’élève :

  • Réaliser des scénarios complets d’ACV

Approches pédagogiques possibles :

  • On privilégie l’utilisation de dossiers en ETT et de logiciels permettant une approche globale plutôt qu’une exploitation systématique de logiciels dédiés

  • Dans le cas d’utilisation de logiciels, on se limitera à une analyse des résultats ou à des ajustements mineurs de paramètres (masse, matériaux, lieu d’intervention.. pour mettre en évidence leur influence).

  • Visite d’une usine de recyclage

Exemples d’activités :

  • Comparer deux résultats d’analyse multicritère / multi-étape de cycle de vie entre pelouse naturelle et artificielle

  • Faire varier le scénario de fin de vie d’un produit pour mettre en évidence la variation d’impact en utilisant le module éco-audit (CES Edupack) à partir des autres données fournies

  • Sous Solidworks (+ module sustainability), apporter une modification de forme et/ou de matériau à une pièce afin de minimiser les principaux impacts environnementaux négatifs.

  • Comparer les impacts de deux solutions techniques pour une même unité fonctionnelle (m² de mur, m de route,…) en changeant un matériau.

  • Exemple d’unités fonctionnelles abordables : 1m² lié à une performance équivalente (résistance mécanique, résistance thermique, atténuation acoustique, coefficient de transmission lumineuse, inertie thermique, permittivité électromagnétique…)

  • Se limiter à comparer deux parois à performance thermique, acoustique… identiques

  • Fin de vie des ouvrages : étudier les phases de déconstruction d’un socle d’éolienne


Ressources et supports possibles

Prolongements pour la SPE

En spé ITEC, AC :

  • on exploitera, en enseignement de spécialité, des logiciels spécifiques : bilan produit

  • prise en compte généralisée des procédés de réalisation, des procédés d’assemblage (impact sur le désassemblage)




Impacts environnementaux associés au cycle de vie du produit :

- Efficacité énergétique d’un système (1ère/Term – Niveau 2) (conseil : 4h maxi)

Ce qu’on attend de l’élève :

  • Définir la notion de conservation d’énergie.

  • Définir le rendement et les pertes.

  • Définir les unités fonctionnelles.

  • Définir l’efficacité énergétique (grandeurs et unités fonctionnelles).

  • Différencier la notion d’efficacité énergétique de la notion de rendement.

  • Identifier et quantifier des exemples.

  • Déterminer la consommation énergétique d'un produit à partir de l'observation et de l'analyse de la chaîne d'énergie d'un système.

  • Estimer l'efficacité énergétique d'un produit à partir d'une unité fonctionnelle de ce produit.

  • Pour un produit donné, identifier les paramètres qui influent sur l'efficacité énergétique.

Ce que ne doit pas faire l’élève :

  • Attention à ne pas empiéter sur le comportemental (mise en œuvre d’une régulation,….)


Approches pédagogiques possibles :

  • Activité récurrente qui doit être intégrée dans différentes séquences.

  • Préparation ou introduction à une étude de cas.

  • Activités brainstorming.

  • Restitution orale.

Exemples d’activités :

  • A partir d’une maquette numérique sous Archiwizard, changer le type d’isolant, de vitrage pour obtenir le gain énergétique et évaluer l’efficacité énergétique (RT 2012, RT 2020)

  • Etude du bâti (situation, orientation, surface, consommation actuelle,…Etablir un diagnostic de l’existant (facture, mesures sur maquette simple, logiciel…), proposer des améliorations (travail sur le bâti pour réduire les besoins énergétiques puis mise en place de systèmes plus performants).

  • Apport de l’hybridation dans le domaine de l’automobile (ex : Prius)

  • Montrer les écarts de performance énergétique engendrés par l’évolution technique et technologique des produits et/ou des systèmes (Chauffage, Ventilation, …)

  • Montrer les écarts envisageables par l’adoption de solutions technologiques différentes (rupteur de pont thermique, isolation extérieure, puits canadien, etc.)

Ressources et supports possibles :

Prolongements pour les SPE AC-EE-ITEC :

  • Investigation plus approfondie pour le bilan (Comparaison de mode de cuisson, mode de chauffage),

  • Faire des propositions en vue d’amélioration de l’efficacité énergétique d’un système,

  • Détermination des besoins énergétiques d’une maison (Archiwizard),

  • En projet, détermination des performances d’un mécanisme afin d’appréhender l’efficacité énergétique d’un système pluri-technologique (ITEC chap 3.2).

  • Conception bioclimatique

  • Simulations avancées

  • Evaluation de la durée de retour sur investissement en fonction des solutions (isolants thermique, etc.)

  • Etude des inerties thermiques




Impacts environnementaux associés au cycle de vie du produit :

- Apport de la chaîne d’information associée à la commande pour améliorer l’efficacité globale d’un système (1ère – Niveau 2)

Ce qu’on attend de l’élève : 

  • Définir les grandeurs physiques qui peuvent être utilisées afin d'améliorer l’efficacité globale d'un système.

  • Définir les réactions attendues du système en fonction de l'évolution de ces grandeurs.

  • En déduire le rôle de la chaîne d'information dans l'amélioration de l'efficacité globale d'un système


Approches pédagogiques possibles :

  • Investigation / activité pratique.

Exemples d’activités :

  • Etude de l'évolution des consommations des moteurs thermiques depuis l'introduction des calculateurs d'injection. Quels paramètres de l'environnement du moteur influent sur la commande de l'injection ?

  • Etude de l’amélioration de l'efficacité globale d'un système de chauffage d'habitation grâce à un programmateur qui tient compte de la période de la journée et de la présence des habitants. Tester en simulation avec et sans programmateur électronique.

  • Etude d'un système d'éclairage public intelligent (programmé et/ou à détection de luminosité). Amener l'élève à trouver un premier algorithme simple et informel : A 19h00, allumer l'éclairage. A 7:00, éteindre l'éclairage. Rechercher un moyen d'améliorer cet algorithme afin qu'il suive l'évolution des saisons en introduisant un capteur de luminosité : si il fait nuit alors allumer l'éclairage sinon l'éteindre.






2.1 APPROCHE FONCTIONNELLE DES SYSTEMES (40h)




2.1.1 Organisation fonctionnelle d’une chaîne d’énergie (25h - 1ère – N2)

Ce qu’on attend de l’élève :

  • Connaître les fonctions de la chaîne d’énergie.

  • Caractériser les grandeurs en entrée et en sortie des fonctions de la chaîne d’énergie.

  • Identifier le sens des flux selon les modes de fonctionnement (énergie emmagasinée/restituée).

  • Lire, Interpréter et Compléter un diagramme fonctionnel.

Ce que ne doit pas faire l’élève :

  • Chercher à associer ou choisir un composant qui réalise la fonction (domaine de étude comportementale 2.3.5). On se limite ici à l’identification.

Approches pédagogiques possibles :

  • Etude de cas ou investigation.

  • Expérimentation simple de mise en service afin d’observer les énergies mises en jeu. Sur l’intégralité ou sur certaines fonctions (grandeurs et flux).

  • Exploitation des diagrammes SysML (ibd) et des progiciels

Exemples d’activités :

  • Etude de moyen de production d’énergie (thermique, solaire,…) afin de mettre en évidence les pertes d’énergie et le rendement du système.

  • Comparaison d’un habitat relié à un système de production d’énergie globale et d’un habitat relié à un système de production d’énergie locale (habitat en site isolé).

  • Etude de l’organisation fonctionnelle des systèmes présents dans le laboratoire de STI2D.

Ressources et supports possibles :

  • Doc accompagnement p 44 à 50.

  • Annexe 3 doc. accompagnement p 141 à 143.

  • Fo. académique : V2 ETT9a : couplage d’énergie / Activité Prius






2.1.2 Organisation fonctionnelle d’une chaîne d’information (15h - 1ère – Niveau 3)

Caractérisation des fonctions relatives à l'information : acquisition et restitution, codage et traitement, transmission


Ce qu’on attend de l’élève :

  • Identifier les grandeurs physiques mesurées (température, luminosité ...). Identifier l'unité et la plage de variation.

  • Justifier l'existence et l'organisation des fonctions acquisition, codage, traitement, transmission, stockage …

  • Identifier la nature des différents flux d'information en entrée et sortie des différentes fonctions de la chaîne d'information (logique, analogique, numérique, compressé ...)

  • Identifier la nature de la transmission : filaire, radio, lumineuse ...


Ce que ne doit pas faire l’élève :

  • Décoder la notice technique d'un capteur (ce n'est pas du domaine fonctionnel)


Approches pédagogiques possibles :

  • Approche expérimentale sur tout ou partie d’un système réel.

  • Utiliser des systèmes dont la chaîne d'information pilote la chaîne d'énergie et des systèmes dont la chaîne d'information transmet et/ou stocke l'information (restitution/affichage des données).


Exemples d’activités :

  • Localiser sur le système et/ou sur le diagramme de bloc interne les constituants ou blocs réalisant les fonctions de la chaîne d'information.

  • Identifier la nature des flux d'information à partir du descriptif du système.

  • Identifier la nature des flux d'information en visualisant leur forme à l'aide d'un oscilloscope.

  • Identifier la nature des flux d'information en visualisant leur forme par une simulation.

  • Reporter sur le diagramme interne de bloc (ibd) la nature des flux d'information.


Ressources et supports possibles :

  • Fo académique V2 ETC05 - Acquisition et traitement







2.2 OUTILS DE REPRESENTATION (40h)

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