Séquence 02

Produire de l'énergie propre.

Compétences

CT 1.6 Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet, identifier lesentrées et sorties.

CS 2.2Identifier le(s) matériau(x), les flux d’énergie et d’information dans

le cadre d’une production technique sur un objet et décrire lestransformations qui s’opèrent.

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Qu’appelle-t-on les énergies vertes ?

Le charbon, le gaz naturel et le pétrole sont des matières présentes dans lesous-sol de la Terre. Leur particularité, c’est qu’elles brûlent très bien : ce sontd’excellents carburants. On les appelle “hydrocarbures”. Ils ont aussi l’avantagede pouvoir être facilement stockés et transportés, ce qui en fait la sourced’énergie la plus pratique à utiliser.

Mais ils présentent deux très gros inconvénients : le premier, c’est qu’enbrûlant, ils dégagent beaucoup de particules qui polluent l’atmosphère. Lesecond, c’est que leur quantité sur Terre est limitée. En effet, les hydrocarburesont mis plusieurs centaines de millions d’années pour se former, ce qui signifieque leur stock n’est pas prêt de se renouveler !

Dans l’expresion Énergie Verte, donner un synonyme de Verte.

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Donner deux noms de carburants fossiles.

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Donner le nom d’un produit nocif émis lors de la combustion d’un carburantfossile.

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Donner 4 exemples d’énergies vertes.

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Donner le nom des deux réseaux qui transportent l’électricité à la maison

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Comment produire de l’énergie avec du vent ?

Un bâtiment particulier

Sous quel roi fut construit ce bâtiment, indiquer la période (années) ?

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Que produisait-il ?

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Pourquoi ne peut-il plus rien produire ?

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Quelle source d’énergie utilisait ce bâtiment à sa création ?

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A partir de l'animation fonctionnement compléter la chaîne d'énergie suivante

Energied'entrée

......................

Energiede sortie

................................................. ...........................Mécanisme

Chaîne d'énergie

Le principe de fonctionnement d'une éolienne

Regarder l'animation éolienne et noter les 3 étapes de transformation d'énergie

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Energied'entrée

......................

Energiede sortie

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Chaîne d'énergie

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Alimenter Distribuer Convertir Transmettre

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Installer une éolienne au bon endroit

Pour obtenir le rendement maximale lors de l'installation d'une éolienne, ilfaut choisir le meilleur emplacement.

Démarrer l’animation - Installer une éolienne et régler la vitesse du vent aumaximum.

Installer des éoliennes dans les 4 sites possibles en réglant au maximum lahauteur du mât et la longueur de la pale. Compléter le tableau.

Site Énergie produite (Watts) Classement (1 à 4)

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Conclure

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Sur le meilleur site de production, construire deux éoliennes ayant des mâtsde hauteur différente (30m et 10m). Dans les deux cas, la longueur de la pale estde 3m. Compléter le tableau.

Dimension Énergie produite (Watts)

Mât 30m / Pale 3m ..................

Mât 10m / Pale 3m ..................

Sur le moins bon site de production, construire deux éoliennes ayant des mâtsde hauteur différente (30m et 10m). Dans les deux cas, la longueur de la pale estde 3m. Compléter le tableau.

Dimension Énergie produite (Watts)

Mât 30m / Pale 3m ..................

Mât 10m / Pale 3m ..................

Conclure sur les résultats concernant la hauteur des mâts. Justifier votreréponse.

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Comment surveiller la rotation d'un anémomètredepuis un ordinateur

Découvrir le matériel

Maquette anémomètre Platine Arduino Cordon USB Cables x2

A l'aide des câbles fournies, raccorder si nécessaire la platine Arduino à lamaquette anémomètre en suivant le schéma ci-dessous.

A l'aide du cordon USB, relier la platine Arduino au port USB de l'ordinateur(utiliser le port de gauche de la façade de l'unité centrale)

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Mettre en place les composants

Démarrer le logiciel mBlockOuvrir le fichier eolienne.sb2 : Répertoire Serveur_Scribe -> Commun -> Travail -> TechnologieEnregistrer le fichier dans votre répertoire Perso -> Technologie

Créer une variableOn souhaite visualiser sur la zone graphique si le capteur détecte bien la

position de l'hélice de l'anémomètre.

Vous devez obtenir ceci.

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Tester la détection du capteur effet hall

Dans cette étape on souhaite :

Monter la variable capteurPositionner le lutin anémomètreVérifier que le capteur à effet hall fonctionne

Logigramme :

Ledrapeau vert

est pressé

Début

Fin

Le paneau rougestop est pressé

Monter la variable Capteur

Mettre dans la variableCapteur la valeur de l'état

logique de la broche du capteur

Placer le lutin anémomètreà x160 y110

NON

OUI

NON

OUI

Programme :

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Scénario n°1

Cahier des chargesA chaque tour d'hélice de l'anémomètre sur la maquette, l'hélice de la zone

graphique tourne de 15°ActivitéLire le logigrammeModifier le programme test pour réaliser le programme.

Ledrapeau vert

est pressé

Début

Fin

Le paneau rougestop est pressé

Monter la variable Capteur

Mettre dans la variableCapteur la valeur de l'état

logique de la broche du capteur

Placer le lutin anémomètreà x160 y110

NON

OUI

NON

OUI

L'état logique de labroche = 1

Tourner le lutin de 15° dans le sens horaire

OUI

NON

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Scénario n°2

Cahier des chargesA chaque tour d'hélice sur l'anémomètre, la diode electro-luminescente (DEL)

de la maquette s'allume.

Scénario n°3

Cahier des chargesUn compteur sur la zone graphique affiche le nombre de tours réalisés par

l'anémomètre

Scénario n°4

Cahier des chargesDès que l'hélice de l'anémomètre commence à tourner, un autre compteur

enregistre et affiche sur la zone graphique le nombre de tours réalisés pendant 5secondes. Au bout de 5 secondes, le compteur se remet à zéro pour effectuer unenouvelle mesure.

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Exercices

Compléter la chaîne d’énergie de la Trottinette

TRANSMETTRECONVERTIRDISTRIBUERALIMENTER

Sourced'énergie

................

................

Actionsouhaitée

................

................

Chaîne d'énergie

Compléter la chaîne d’énergie du volet roulant

TRANSMETTRECONVERTIRDISTRIBUERALIMENTER

Sourced'énergie

................

................

Actionsouhaitée

................

................

Chaîne d'énergie

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Bilan

Sources d’énergies.

Pour fonctionner un objet technique ou un système a besoin d’énergie. Lasource d’énergie est la ressource ou le phénomène qui est à l’origine de cetteénergie.

Ces sources d’énergies peuvent être renouvelables ou nonrenouvelables :

Pour identifier la catégorie d’une source d’énergie , on considère :

Énergie renouvelable Énergie non renouvelable

Une source d’énergie commerenouvelable quand elle se renouvelleassez rapidement pour être considérée

comme inépuisable à l’échelle dutemps humain .

Une source d’énergie comme nonrenouvelable quand le renouvellementnaturel de la ressource utilisée pour

produire de l’énergie, est plus lent queleur consommation.

On appelle source d’énergie , la ressource qui est à l’origine de l’énergie. Ondistingue deux types de sources d’énergie : les sources d’ énergies

renouvelables comme le solaire , la force du vent , la force de l’eau , la chaleurde la terre ou géothermie et la biomasse et les sources d'énergies non

renouvelables comme le charbon , le pétrole, le gaz naturel et l’uranium.

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La chaîne d'énergie.

Pour fonctionner, les objets techniques ont besoin d’être alimentés en énergieet de la transformer pour réaliser des actions. Ceci est représenté par une chaînede plusieurs blocs fonctionnels qui montrent le parcours de l’énergie .

Dans la chaîne d’énergie on trouve plusieurs blocs qui associent des fonctionsavec les éléments de l'objet technique :

Alimenter

Fournir l'énergienécessaire au système

pour réaliser l’actiondésirée

Mettre à dispositionl’énergie

Transformer l'énergiede départ en une autre

forme d'énergie utilisablepar le système

Transmettre l'énergie utilejusqu'à l'endroit où elle est

utilisée

Distribuer Convertir Transmettre

Comment comprendre la chaîne d’énergie ?

1. On observe l’ordre des composants utilisés entre l’entrée de l’énergie etl’action réalisée à la fin.

2. On associe à chaque composant une fonction .3. On représente le schéma de la chaîne d’énergie.

Alimenter Distribuer Convertir Transmettre

PileCâbles et

carteélectronique

Moteur Engrenageset roues

Energieélectrique

Energieélectrique

Energiemécanique

Energiemécanique

Robot à l'arrêt

Robot en mouvement

Le robotavance

Action obtenue

Exemple de la chaîne d'énergie du mBot

Dans le schéma de fonctionnement global d’un système, la chaîned’énergie est associée directement à la chaîne d’information car elle reçoitdes ordres pour réaliser l’action attendue.

Energie desortie

pour réaliserl'action

Energie d'entrée

CHAÎNE D'ENERGIE

Ordres donnés parla chaîne d'information

TransmettreConvertirDistribuerStockerAlimenter

- Piles- Alimentation EDF...

- Batteries- Réservoirs

- Vannes- Relais- Régulateurs

- Moteurs- Lampes- Radiateurs

- Réducteurs- Pignons / Crémaillère

Le fonctionnement d’un objet technique peut être expliqué en comprenantcomment circule et se transforme l’énergie dans cet objet. Pour représenter

cela on utilise un schéma appelé chaîne d’énergie. La chaîne d’énergie estgénéralement composée des fonctions techniques : alimenter et/ou stocker,

distribuer, convertir, transmettre .

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La chaîne d'information

Un objet technique a besoin de capter des données, les traiter etcommuniquer avec le reste du système pour effectuer une action .

Toutes les fonctions qui participent à la détection des informations àleur traitement et leur communication constituent la chaîned’information du système technique.

Exemple le robot mBot

Fonction Description Exemple

Acquérir

Acquérir : cette fonctiontransforme une

grandeur physique enun signal électrique

support d’uneinformation.

Traiter

Traiter : cette fonctionexécute les algorithmes

(programmes)permettant de résoudre

un problème etd’obtenir un résultat

conforme à la fonctiond’usage .

Communiquer

Communiquer : cettefonction assure le

transfert desinformations vers un

utilisateur humain ouvers la chaîne

d’énergie du système.

Voici des exemples de composants associés aux fonctions de la chaîned’information :

Capteurs ultrason,

suiveur de lignesCarte électronique

programmeDel's, buzzer, fils

vers les moteurs

COMMUNIQUERACQUERIR TRAITER

CHAÎNE D'INFORMATION

Ordres vers les moteurs

Informations vers

l'utilisateurs

Informations de

l'utilisateur

Informations

issus des capteurs

La chaîne d’information est la partie du système qui capte l'information et latraite avant de la communiquer .

Elle est composée des trois fonctions : Acquérir, Traiter et Communiquer.

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