ARTheque - STEF - ENS Cachan | Réflexions sur des sujets de baccalauréat

-REFLEXIONS SUR

DES SUJETS DE BACCALAUREAT

-*-Dans ce bulletin nO 4 et dans les suivants nous allons présenter des sujets de Bac (E, F1, F2, F3) proposés aux candidats en Juin 1978. Ceci, afin de faire connaître aux collègues ce qui a été proposé dans les différentes académies, de faire. des comparaisons et d'essayer d'en tirer quelques idées générales. Cela permettra aussi de complèter la collec-tion de sujets de la plupart d'entre nous et notamment des plus jeunes.

Nous comptons vivement que les membres de notre association nous formulent leur avis et leurs souhaits et sur-tout, que les auteurs des sujets présentés ne se sentent pas touchés par quelques remarques. Nous savons tous la difficulté qu'il y aà fournir un sujet qui fasse à la fois l'unanimité des collègues et des candidats.

Nous aimerions également avoir l'avis des collègues concernés par une éventuelle constitution d'un recueil annuel de ces sujets (type annales comme il en existe en maths, physique), niais ceci ne pourra se faire qu'après de nombreuses demandes des adhérents et avec l'aide des auteurs de sujets.

IIliété constaté que les sujets de Bac (E, F 1, F2, F3) :

- ne sont pas tous posés de la même manière dans les différentes académies;

- que d'autre part, dans unemême académie, d'une année à l'autre l'esprit des sujets diffère.

Cequi peut dérouter certains candidats le jour de l'examen, voire leur professeur. Ilserait souhaitable que l'Inspection Générale donne des directives à l'échelon national quant à l'établissement et l'esprit de ces sujets, et que ces recom-mandations soient portées à la connaissance de tous les enseignants de chaque académie.

Dans ce sens nous donnons ici l'avis de quelques uns et attendons les commentaires de nombreux collègues.

QUE POURRAIT ETRE UN SUJET DE BAC E?

Le Bac E est un examen de connaissances générales, scientifiques et techniques. A ce titre le thème doit être assez général mais classique,c'est-à-dire ne demandant pas des connaissances de spécialistes (par exemple obtention de brut par moulage plastique et insertion) ou ne faisant pas appel à des solutions uniques, par la manière dont sont posées les ques-tions. L'exemple le plus courant: on enlève une faible partie d'une solution technologique industrielle, et on demande de la retrouver.

Le thème ne doit pas figurer dans une collection de dessins que chacun peut se procurer, il ne sera pas non plus une modification d'un ancien sujet d'examen.

Il pourra être tiré d'un mécanisme industriel dont il faut posséder au moins une documentation complète, l'idéal étant d'avoir l'appareil que l'on peut démonter. Il est nécessaire de bien préciser la situation du mécanisme dans son environnement et les conditions particulières de son emploi.

Le sujet doit permettre de vérifier le niveau des connaissances et l'esprit d'analyse et de synthèse des candidats. Il doit être d'un niveau moyen afin de classer sur une large échelle ces candidats. Actuellement, et il semble souhaitable de continuer en ce sens, le sujet comporte une analyse technique et une partie dessin. Examinons ces deux parties: 1) Analyse technique

A ce niveau les candidats doivent être capable de lire un plan d'ensemble, d'en comprendre le fonctionnement et d'en dégager un schéma. Bien qu'ils n'aient pas de niécanique à leur programme ils peuvent être amenés à faire quelques calculs simples de cinématique ou d'efforts.

Ils doivent enfin être capables d'analyser ou de concevoir une liaison. 2) Partie dessin

Les candidats doivent pouvoir:

- exécuter le dessin de définition d'une pièce obtenue par moulage, mécano-soudage, usinage. Toutes les formes ne seront pas nécessairement données aux candidats mais ils en connaîtront toutes les fonctions;

- réaliser le dessin d'ensemble d'une liaison dont la fonction aura été également donnée dans le sujet.

En résumé le sujet devra permettre de juger un candidat sur sa culture technique et sur son aptitudeà une réflexion logique.

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Fp1 Phase '1 Aspir"lïon

2) Calculer l'augmentation de volume de la chambre

X

du vérin pour une course

C

du piston. Augmentation du volume

de la chambre du vérin: fte

Tou

lelllBn!"

fp

1 Phase 2.

Fin .le FI"';

Fp 1 _{Fp2- fin de} Fin de Phase 1 PhQse2- Fr~ Fp5 claret adID~

C\?J:lul"~:ftt

C\?:l":t .

d/.l·e,h~~"....e

FP'z. - L'uttllsateurdévlsse légèrement le boutonB, diminution progressive de la tension dans le câble jusqu'à la valeur désirée (repérée sur la réglette gradué ll).

FP'3. - L'Utilisateur agit sur l'écrou M pour

verrouil-ler le dispositif d'arrêt Zone C. FP'4' - L'utilisateur revisse le bouton B.

4. TRAVAIL DEMANPJ: 4.1. Analyse technique:

1) Compléter le tableeucl-contra en précisantl'état de chacun des clapets•.

On notera 1 lorsque le clapet est ouvert ;

o

lorsque le clapet est fermé.

Le vérin étant schématisé dans. une position quel-conque, pour chacun des schémas ci-dessous:

• Représenter les billes des clapets et leurs ressorts. • Teinter les chambres où règne une pression d'huile. • Flécher la circulation d'huile.

3. DESCRIPTION DU FONCTIONNEMENT Deux cas d'emploi: .

- Augmenter la tension du câble; - Diminuer la tension du câble. 1er cas. - Augmenter la tension du câble.

On part de la position câble tendu définie par le dessin document 2/4. .

Le bouton B est vissé, le dispositif d'arrêt Zone C est verrouillé.

FP1 • L'utilisateur agit sur le levier:

Rotation automatique de 900 de l'écrou M sous l'action du ressort S. Position déver-rouillée;

- Augmentation de la tension dans le câble jusqu'à la valeur désirée (repérée sur la réglette graduée).

FP_{z . -} L'utilisateur provoque la rotation de M, inverse à celle de FP1 , et maintient M dans cette position.

FP3 • - L'utilisateur dévisse légèrement le bouton B

tout en maintenant M dans la position de FP

z .

FP4' - L'utilisateur relache M, le dispositif Zone C reste verrouillé.

FPs. - L'utillsateur revisse le bouton B. 2ecas. - Diminuer la tension dans le câble.

FP'1 ' - L'utilisateur agit une fois sur L, légère aug-mentation de la tension dans le câble, déverrouillage automatique du dispositif Zone C.

2. DESCRIPTION DE L'APPAREIL

(Voir document 2/4)

Cet appareil peut se décomposer en 3 sous-ensembles: - Une pompe : elle assure l'alimentation en fluide sous pression du vérin: Zone A;

- Un vérin hydraulique : alimenté par la pompe, il commande le déplacement en translation de la vis V :

Zone B;

- Un dispositif de verrouillage mécanique: il permet de décharger le vérin: Zone C~

1. MISE EN SITUATION

*Voir figures1et 2.

A bord d'un voilier moderne, le réglage des voiles est fréquent et complexe.

Un de ces réglages consiste à cintrer le mât pour obtenir lemeilleur profil de voile.

Ge cintrage est obtenu par traction combinée du câble 1 et du câble 2.

Cette traction peut être effectuéeà l'aide de diffé-rents appareils appelés

«

RIDaIRS». .

Trois types d'appareils sont couramment utilisés: - Les dispositifs à palan;

- Les dispositifs à vis et

écrou.:

- Les dispositifsà commande hydraulique, dont un

3) Déterminer le nombre de manœuvres (aller-retour) nécessaire polir gagner un pas sur le dispositif de verrouillage.

Données :

Piston de pompeif> 14, course maximum

16 ;

Vis

Y- :

vis trapézoïdale pas 4 ;

4) Encàdrer sur le tableau ci-dessous les éléments qui doivent caractériser la liaison entre la vis V et le chapeau C.

Type de liaison

Nota:

R:

rotation;

T :

translation.

Le symbole - signifie une interdiction. Representer à main levée le chapeau C vu suivant F.

Vue suivant F

5) Quelles sont les raisons qui ont conduit à choisir un filet trapézoïdal pour la vis V ?

6) Nature de la liaison entre la rondelle R et le tube-carter1.Comment est réalisée cetteliaison?

7) Fonction du ressort S.

4.2. Travail graphique:

1) Sur le dessin donné, le boutonB permettant d'agir sur le clapet d'échappement peut être accidentel-lement désolidarisé de la boîte à clapets, rendant le dispositif inutilisable.

Sachant que pour une utilisation normale du méca-nisme, une rotation de B légèrement inférieure à 1 tour est suffisante, on vous demande d'aménager le mécanisme afin d'éviter l'inconvénient précédent• ..., Compléter la vue donnée dans la case 1.

- Faire toutes vues auxiliaires jugées nécessaires pour définir convenablement la solution envisagée.

2) A la suite d'une avarie on est amené à remplacer la . pièce P par une pièce MECANOSOUDEE.

Cette pièce doit remplacer la pièce de sérieet permet-tre l'utilisation de tous les aupermet-tres éléments.

- Représenter, à l'échelle 1 au crayon la pièce mécanosoudée.

• Vue de face coupe AA ; • Vue de dessous;

• Toutes vues auxiliaires jugées nécessaires pour définir totalement cette pièce.

Faire apparaître, à l'encre, les surfaces usinées APRES l'assemblage par soudure des différents éléments.

• Effectuer la cotation de ces surfaces.

COMMENTAIRE: BAC E PARIS, CRI:TEIL, VERSAILLES, JUIN 78

Le sujet est relatif à un mécanisme original et industriel, il est très bien présenté et situé dans son contexte d'uti-lisation.

La durée de l'épreuve, limitée à quatre heures, contraint l'auteur du sujet à donner un grand nombre de précisions concernant le fonctionnement. Il prépare même le schéma si bien que le candidat n'a plus à faire preuve ni de méthode d'analyse, ni de réflexions logiques pour «décoder» le plan, on le conduit au résultat.

L'épreuve de schéma n'est plus alors que la mise en place de quelques éléments sur le schéma de base proposé. ANALYSE TECHNIQUE

Le mécanisme n'était pas d'une complexité telle que les candidats ne puissent pas découvrir seuls le fonction-nement à partir de la fonction globale, à partir de la mise en situation et éventuellement à partir de la position initiale ainsi que de la définition complète des liaisons indispensables, des ajustements et de la donnée des efforts mis en jeu, à un certain instants.

On aurait pu donner la position initiale de l'appareil comme étant celle du document 2/4 et préciser les données suivantes:

- le cable est tendu,

- l'écrou E est dans la position «embrayée» (celle du dessin 2/4), le ressort S exerce sur E un couple de sens horaire (vu sur la coupe BB),

pas de pression dans le circuit rempli d'huile, les clapets sont tous fermés,

sion des phases permettant d'augmenter la tension du cable. Un schéma représentant uniquement les parties fixes pour-rait être pré-imprimé pour chaque phase.

Des questions du type de la question 5 sont à éviter les correcteurs étant gênés pour comparer la valeur des réponses.

DESSIN

Aucune pièce ne se prêtait réellement à un dessin de définition permettant de déceler le niveau des candidats. La conception en mécano-soudure de la pièce P ne semble pas logique, une pièce taillée dans la masse paraît plus simpleà réaliser.

CONCLUSION

Il ne semble pas qu'un tel sujet puisse montrer les capacités d'un candidat en analyse technique et en dessin, et soit l'aboutissement de trois années d'études techniques.

BACCALAURËAT E NANTES 1978

3· 4

-5·

6· Remarque préliminaire:

Il est précisé que l'étude demandée au candidat est simple, contrairement à ce que peut laisser penser la complexité apparente du Document nO 1. L'examen de celui-ci permet d'avoir une vue générale des problèmesà résoudre et d'en faire une analyse plus aisée.

A - Explication préalables - Le document nO 1 repré-sente un inverseur monté sur la ligne d'arbre d'hélice d'un bateau à moteur fixe (voir Doc. , - schéma 1). Pour passer de la marche AV à la marche AR, on inverse le sens de rotation de l'hélice par translation de la noix à crabots

®

(course totale: 14 mm de la marche AV à la marche AR). En marche AV, l'arbre d'hélice est en prise directe avec l'arbre mo-teur. En marche AR, le pignon conique

® '

monté fou, transmet le mouvement et inverse le sens de la rotation de l'hélice.

La translation de la noix

®

est obtenue par rota-tion de la fourchette

® '

liée à

®

par l'intermé-diaire de doigts articulés

® .

La fourchette

®

peut tourner librement sur une tige @ fixe en rotation. Cette tige possède un ergot glissant dans des entailles hélico'idales pratiquées dans

® .

Une translati.on de@,etparsuite de

l'~ot,

provoque donc une rotation de

® .

La tige

@

est fixée à une membrane placée dans Un cylin-dre

@

alimenté en huile, et selon le côté ali-menté,

@

est poussée ou tirée.

Po~

une position moyenne du levier de commande r.:::!.J du maître cylindre placé dans la cabine, l'appareil est au point mort (comme sur l'ensemble représenté sur le docu-ment nO 1). Or, l'appareil ainsi constitué ne donne pas entière satisfaction aux usagers, qui lui repro-chent:

a) Impossibilité de commande manuelle de secours en cas d'avarie au circuit hydraulique (fuite, rupture de membrane... etc),

b) Le verrouillage en marche AV, AR et P. Mort est imprécis (trop de pièces intermédiaires entre ce verrouillage et les crabots de

® '

l'enclenche-ment pouvant être mal assuré, surtout après une légère usure des évidements hélicoïdaux de

® .

D'où crabots abimés et entretien coûteux).

B - Le constructeur décide donc de rémédier à ces défauts et envisage les transformations suivantes: 1) La fourchette

®

sera bloquée sur

.-66)

qui

devient désormais un axe tournant

®"

(voir Document nO 2 - Cadre 1).

Le bossage

®

disparaît avec son système de verrouillage, placé ailleurs. Les formes de

CI) ,

côté cylindre

@

sont simplifiées.

2) Sur ce nouvel axe

@ ,

à l'extrémité droite si l'on considère la coupe BB amorcée dans le cadre nO 1 sera bloqué un levier

@

terminé à sa partie supérieure par un embout cylindrique 1> 12 pouvant recevoir une manette permettant la commande de secours manuelle (voir schéma 2, document nO 1).

3) Le cylindre

@ ,

conservé tel quel, sera fixé sur le couvercle

®

à l'aide d'une équerre

@ ,

l'axe de

@

se trouvant dans un plan vertical passant par yy' (voir tracé en trait mixte, p-artie supérieure du Document nO 1). La tige

@ ,

fixée à la membrane, sera articulée, par une liaison à concevoir, sur un levier

@

horizontal pivo-tant autour d'une tige verticale

@

d'axe ZZ', fixée sur

® .

Ce levier

@

sera articulé sur

@

par une liaison permettant les rotations respectives de

@

et

@ .

4) Le verrouillage se fera directement entre la noix

®

et l'arbre

(J) .

TRAVAIL DEMANDÉ - Sur document nO 2, échelle 1, au crayon:

1 -CADRE N° 1 - Compléter les vues amorcées en repré-sentant clairement les liaisons suivantes : (attention aux degrés de liberté à supprimer ou à conserver) 1 -

@

et

@

en coupe Al Al et coupe BB 2 .

®

et

@

en coupe BB (axe amorcé

1>10mm)

1

4 en coupe BB et coupe CC 15 en coupe BB 17 en coupe BB 17 en coupe BB (à compléter, côté gauche)

2 • CADRE N° 2 -

Dessin de définition de produit fini du

fond de cylindre

@ .

Vues au' choix (nombre

minimal nécessaire).

.

QUESTIONS:

Répondre sur copie séparée, en s'aidant

.

de tous schémasjugés utiles.

1 -

Le pignon conique

®

est

à

denture droite

nor-male. Calculer son diamètre primitif.

d

et son

diamètre de tête da;

-(Caractéristiques:voir document nO

1).

2 - La liaison

@ @

(encastrement) est obtenue

à

l'aide d'une goupille Mécanindus.

Faire,

à

main levée, au crayon,

échelleapproxima-tive : 2, le croquis d'une solution différente de

cette liaison. Porter sur ce croquis la cotation

fonctionnelle de l'assemblage adopté, sanschiffrer

les dimensions, mais en mettant en évidence les

conditions de montage (jeux ou serrages).

Limiter le croquis au voisinage immédiat de la

liaison. La solution nouvelle ne devra pas

compor-ter de goupille, quel que soit son type.

doigt

repré-pas

à

en coupe BB (1 seul

9

à

senter)

CD

n'est

9

®

et

7

-Le positionnement de

®

sur

étudier.

a-

Verrouillage de

®

sur

(j)

en coupes BB et

A

2

A

2

(deux billes

if>

7,

séparées par un ressort

hélicoïdal,

lé

tout placé dans

CV

permettent un

maintien en position de

®

en marche AV, AR

ou P.M;)

9 - Faire de plus les deux vues suivantes:

- Vue selon F de l'extrémité de

@

- Vue selon F du levier

@

seul.

10 • Compléter le montage du p.

~on

conique

® '

monté fou par rapport

à

\.!J .

La rotation se

.

fera sur une surface cylindrique

if>

20 mm. Prévoir

une bague d'usure d'épaisseur 3 mm. Le montage

devra tenir compte de l'étanchéité générale

néces-saire.

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COMMENTAIRE: BAC E, NANTES 1978

Ce sujet est surtout axé sur la construction. Aucune étude de fonctionnement ni schémas ne sont demandés, tout cela est donné. Voilà déjà une grande différence avec le sujet précédent.

CONSTRUCTION

Le format est un peu réduit et les vues trop rapprochées. Les questions portent sur des articulations sans difficultés particulières mais demandant une réflexion.

DESSIN DE DI:FINITION

La pièce 10A est de formes trop simples pour permettre de juger les candidats sur leur aptitude à la représentation de formes. Les vues (coupe MM et de droite) étaient-elles indispensables?

Le document 1 aurait du être à l'échelle 1 comme le document 2. QUESTIONS

1) Une question sur les conditions de montage et de réglage était plus intéressante qu'un calcul de diamètre de tête. 2) Il aurait été souhaitable de préciser l'importance de l'effort de commande afin que les candidats en tiennent compte dans le choix d'une solution.

Pourquoi donner la solution de la goupille qui semble la mieux adaptée et demander d'en trouver une autre évidem-ment plus mauvaise?