La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction ...

. Bois et matériaux associés
. Finition
1. Techniques des installations sanitaires et thermiques
2. Techniques du froid et du conditionnement d'air
3. Techniques du gros ?uvre du bâtiment
4. Techniques du toit
5. Techniques de l'architecture et de l'habitat
6. Techniques des métaux, verres, matériaux de synthèse.
7. Techniques du géomètre et de la topographie
8. Travaux publics
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dernière page.
La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction interviendront
pour une part importante dans l'appréciation des copies.
Les candidats répondent sur une copie à part et joignent les annexes.
L'usage de la calculatrice est autorisé.
Tous les exercices sont indépendants
Mathématiques (10 points)
EXERCICE 1 (3 points)
Le dioxyde de carbone (CO2) est un des principaux gaz à effet de
serre. Chaque année, un ménage français est à l'origine des de CO2
réparties selon le tableau suivant.
|Origine des émissions de CO2 |Masse de CO2 |Pourcentage |Légende |
| |émis par an |de CO2 | |
| |(tonne) |correspondant| |
|Déplacement des personnes | |28% | |
|Chauffage du logement, eau chaude, |3,4 |22% | |
|électricité à usage domestique. | | | |
|Produits de l'industrie et de |3,7 | | |
|l'agriculture | | | |
|Transport et marchandises |2,6 | | |
|Chauffage et électricité au travail |1,4 |9% | |
| total |15,4 |100% | |
1. Déterminer, en tonne, la masse totale annuelle de CO2 émis par un
ménage français pour ses déplacements.
2. Calculer le pourcentage correspondant au transport des marchandises.
Arrondir le résultat à 1%.
3. Indiquer, parmi les 3 diagrammes circulaires tracés ci-dessous, le
numéro de celui qui représente les données du tableau.
4. Recopier, parmi les trois affirmations suivantes, le (ou les)
numéro(s) de celle(s) qui est (sont) correcte(s).
( Le transport des marchandises et le déplacement des personnes sont la
cause de la moitié des émissions de CO2.
( La part due au chauffage et à l'électricité au travail est représentée
par un angle de 32,4° sur le diagramme.
( Les émissions de CO2 dues aux déplacements des personnes représentent
environ le quart des émissions totales. EXERCICE 2 (1,5 point) Pour positionner un panneau solaire, on l'incline de 15° par rapport au
toit (voir figure ci-contre). La cale, le panneau solaire et le toit forment un triangle rectangle ABC
schématisé ci-dessous. (cotes en cm) 2.1. Calculer, en cm, la longueur AB de la cale à fixer sous le
panneau pour l'incliner de 15° par rapport au toit. Arrondir le
résultat au dixième de cm. Justifier la réponse. 2.2. Le rendement r de position du panneau, est donné par la formule :
r = cos ?
où ? désigne l'angle formé par les rayons du soleil et la perpendiculaire
au panneau
(voir schéma ci-dessous). 2.2.1. Déterminer, en degré, à l'aide du schéma, la mesure de l'angle
?.
2.2.2. En déduire le rendement de position correspondant. EXERCICE 3 (2 points) La façade de la maison représentée à gauche a été construite avec la
technique « poteaux - poutres ».
La figure de droite représente l'ossature de cette façade.
La partie de la façade est décrite par le triangle ACB ci-contre. AC = 3m ; BC = 3,20 m
La droite (MN) est parallèle à la droite (CB) ; le point N est le milieu du
segment [AC]. 1. Calculer, en m, la longueur AB. Indiquer les différentes étapes du
calcul. Arrondir le résultat au dixième de m. 2. Calculer, en m, la longueur MN.
EXERCICE 4 (3,5 points) Une poutre de sapin de 3 m peut supporter une charge maximale de 1 500 daN.
En cas d'incendie, la charge C qu'elle peut supporter après une durée t
d'exposition au feu se calcule à l'aide de la relation : C = 1 500 - 37,5 t C est la charge
en daN. t est la durée, en min, d'exposition au feu (jusqu'à 30min) 1. Calculer la charge C que peut supporter la poutre après une exposition
au feu d'une durée t égale à 20 min. 2. On définit la fonction f pour tout nombre x appartenant à l'intervalle
[0 ; 30] par :
f(x) = -37,5x + 1 500 1. Compléter le tableau situé sur l'annexe 1 page 6/8.
2. Tracer, en annexe 1, la représentation graphique de la fonction f.
3. Déterminer graphiquement la valeur de x pour laquelle f(x) =
450. Laisser apparents les traits utiles à la lecture. 3. En déduire la durée t d'exposition au feu, en minute, lorsque la charge
C supportable par la poutre reste encore égale à 450 daN.
4. Les courbes Cacier et Cbéton sont les modèles qui représentent la
résistance au feu de poutres en acier et en béton. A l'aide du
graphique, expliquer l'intérêt d'utiliser le bois en cas d'incendie.
Sciences Physiques (10 points) EXERCICE 5 (3,5 points) Un panneau solaire est composé de cellules photovoltaïques permettant de
transformer l'énergie fournie par le soleil. Chaque cellule a une puissance
P égale à 1,2 W et une tension nominale U égale à 0,48 V. 1. Calculer, en A, l'intensité maximale fournie par cette cellule.
2. Les panneaux solaires sont composés de cellules photovoltaïques montées
en série pour obtenir une tension nominale de 12V. En appliquant la loi
d'additivité des tensions, calculer le nombre de cellules de tension
nominale 0,48V nécessaires pour obtenir un panneau solaire de tension
nominale 12 V.
3. Dans la plupart des cas, les panneaux solaires servent à recharger une
batterie qui permet d'alimenter des appareils électriques.
Le schéma de l'annexe2 page 7/8 représente la chaîne énergétique de la
charge de la batterie par les panneaux solaires.
Compléter le schéma de l'annexe 2 en choisissant parmi les propositions
suivantes :
- Travail électrique
- Panneaux photovoltaïques
- Soleil
- Energie chimique
- Turbine
- Fils
- Energie mécanique
- Energie Thermique
- Lampe 4. Le panneau solaire est de forme rectangulaire. Il a les dimensions
suivantes : 427 mm × 633 mm correspondant à une aire de 0,27 m2.
En France métropolitaine, le soleil fournit en moyenne 1 000 W/m2.
1. Calculer la puissance absorbée par le panneau solaire.
2. Calculer le rendement du panneau solaire s'il fournit une puissance
égale à 30 W.
EXERCICE 6 (3,5 points) Les poteaux utilisés dans une maison à ossature bois ont une section carrée
de 15 cm de côté, une masse de 100 kg et peuvent supporter des actions
mécaniques exerçant une pression de 107 Pa.
Le poteau étudié est soumis aux trois actions suivantes : - l'action de la Terre, représentée par le poids [pic]
- l'action exercée par la poutre représentée par la force [pic]
- l'action exercée par la dalle représentée par la force [pic]
1. Calculer la valeur du poids d'un poteau en prenant g = 10 N/kg.
2. Déterminer, sur l'annexe 2 page 7/8, l'unité graphique utilisée pour
représenter les forces.
3. Compléter sur l'annexe 2, le tableau des caractéristiques du poids
du poteau.
4. Le poteau a une section d'aire S égale à 225 cm². Il supporte une force
exercée par la poutre en B, égale à 5 000 N.
1. Convertir l'aire de la section du poteau en m².
2. Calculer, en pascal, la pression p résultant des actions
exercées par la poutre en B. Arrondir le résultat à l'unité.
Indiquer si la poutre convient pour la construction
de cette maison.
On donne [pic] Exercice 7 (3 points) L'octane est le principal constituant de l'essence. On se propose de
calculer la masse de CO2 rejeté dans l'air par la combustion complète d'un
plein de carburant qui contient 36kg d'octane. 1. Calculer la masse molaire de l'octane C8H18.
On donne M(C) = 12g/mol ; M(H) = 1g/mol ; M(O) = 16 g/mol.
2. L'équation chimique de la combustion de l'octane est donnée ci-dessous.
Recopier et équilibrer cette équation. 2 C8H18 + 25 O2 [pic] ...... H2O + 16 CO2 3. Le réservoir d'une automobile contient 36 kg d'octane. Calculer, en
mole, la quantité de matière d'octane contenue dans ce réservoir.
Arrondir le résultat à l'unité.
4. En déduire le nombre de moles de CO2 produites par la combustion
complète de 36kg d'octane.
5. Calculer alors en kg, la masse de CO2 rejeté dans l'air. Arrondir le
résultat à l'unité.
Donnée : M(CO2) = 44 g/mol
Annexe 1 (à rendre avec la copie) EXERCICE 4 : f (x) = -37,5x + 1 500 4.2.1.
|x |0 |12 |20 |30 |
|f(x) | |1 050 | | | 2. Représentation graphique de la fonction f : y
Annexe 2 (à rendre avec la copie) Exercice 5 5.3. |Eléments |... Rayons ... |
|du système|... batterie |
| |solaires