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Thème 2 : Les transformations de la fibre en fils et en nappe

Dernier ajout : 9 novembre 2013.

On montre que les transformations de la fibre au cours de son cycle de vie peuvent être appréhendées par une approche énergétique, afin d’évaluer leur impact environnemental et d’envisager l’interaction homme-procédés ou homme-produits sous l’angle du développement durable, de la sécurité et de la santé. Le concept scientifique d’énergie constitue donc un objectif de connaissance important de cette partie ; c’est la clef d‘entrée dans les différents domaines de la physique qui touchent aux usages des matériaux souples. En partant des notions intuitives mouvement-force-travail on introduit le concept d’énergie par la mécanique du solide avant d’aborder d’autres formes d’énergie et leurs usages. Le travail mécanique n’étant pas le seul mode de transfert d’énergie, on élargit ensuite au transfert d’énergie par transfert thermique ou chaleur puis par travail électrique, modes qui occupent une place importante dans les transformations des fibres en fils et en nappes. L’approche phénoménologique, les activités expérimentales, l’étude de cas, l’utilisation et l’exploitation d’enregistrements, la simulation, l’exploitation des ressources documentaires générales ou spécialisées doivent être préférées à tout formalisme à priori.

Connaissances, capacités, attitudes Niveau taxonomique
Quelles formes d’énergie les transformations des fibres mettent-elles en œuvre ?
Proposer quelques exemples de transformations des fibres illustrant différents usages de l’énergie ; schématiser simplement les transferts ou les transformations d’énergie mises en jeu.

Donner des ordres de grandeurs de quantités d’énergie utilisés dans différentes situations domestiques et professionnelles ; préciser les unités utilisées.

2
Comment les actions mécaniques influencent-elles le mouvement d’un solide ?
Décrire le mouvement d’un solide ; cas particuliers de la translation (rectiligne ou curviligne) et de la rotation d’un solide autour d’un axe fixe. 2
Identifier, inventorier et caractériser les actions mécaniques s’exerçant sur un solide ; modéliser des forces et des couples ; effectuer un bilan des actions subies par un système. 3
Prévoir, expliquer, mesurer les effets des actions mécaniques s’exerçant sur un solide. 3
Énergie et mouvement : quels effets, quelles causes ?
Définir et déterminer le travail d’une force constante. Définir et calculer la puissance d’une force.

Définir et déterminer le travail d’un couple de moment constant.

2
Définir et calculer l’énergie cinétique d’un solide en translation.

Prévoir les effets d’une modification de l’énergie cinétique d’un solide en mouvement de translation

2
Définir et calculer l’énergie cinétique d’un solide en rotation autour d’un axe fixe.

Prévoir les effets d’une modification de l’énergie cinétique d’un solide en rotation autour d’un axe fixe.

2
Exprimer et utiliser l’énergie mécanique d’un solide en mouvement. 2
Qu’est ce que l’énergie d’un système ?
Donner la définition de l’énergie d’un système. Exprimer la relation puissance -énergie. 3
Expliciter et caractériser les différentes formes de stockage de l’énergie. les différents modes de transfert d’énergie.

Décrire, modéliser, illustrer des échanges d’énergie par une chaîne énergétique.

2
Énoncer le principe de conservation de l’énergie pour un système isolé. 2
Comment transférer de l’énergie par chaleur ? Quels sont les effets produits ?
Effectuer des mesures de température avec différents thermomètres ; en expliquer le principe physique. Connaître les deux échelles principales de température et les unités correspondantes. 3
Exprimer la variation d’énergie interne d’un corps solide ou liquide lors d’une variation de température. Connaître les unités de la capacité thermique massique. 3
Mesurer des énergies échangées lors de transferts thermiques, le protocole étant fourni. 3
Citer les noms des changements d’état physique d’un corps ; illustrer par des exemples précis. 2
Mesurer une chaleur latente de vaporisation, le protocole étant fourni. Connaître ses unités. 3
Comment transférer de l’énergie par travail électrique ?
Transfert d’énergie par travail électrique.

Repérer, mesurer une tension électrique, une intensité électrique dans un circuit en régime continu, dans un circuit en régime alternatif très basse tension de sécurité (TBTS). Mettre en oeuvre un oscilloscope, un système d’acquisition de données pour obtenir une représentation temporelle de ces grandeurs.

3
Décrire et caractériser l’effet Joule. 2
Déterminer par différents moyens (mesures et calculs) la puissance électrique reçue par un récepteur. Déterminer l’énergie électrique reçue par un récepteur.

Effectuer expérimentalement un bilan énergétique. Déterminer expérimentalement un facteur de puissance.

3
Produire et transporter l’énergie électrique.
Décrire la constitution d’un transformateur monophasé ; citer les relations entre tensions, entre intensités, entre puissances, primaires et secondaires, pour un transformateur parfait. 2
Effectuer la mesure d’un rapport de transformation, d’un rendement en puissance d’un transformateur. 2
Stocker de l’énergie.
Interpréter les caractéristiques électriques d’un accumulateur : tension, capacité, énergie stockée, débit maximal. 2
Citer quelques technologies actuelles d’accumulateurs et de piles ; préciser leurs usages. 2
Manifester, dans ses propos, une attitude responsable vis à vis des piles et accumulateurs usagés. 1
Utiliser l’énergie électrique en toute sécurité, à la maison, à l’atelier.
Mettre en œuvre un outil de simulation ou une maquette d’une installation domestique. 3
Citer les effets physiologiques du courant électrique.

Citer les dispositifs de protection contre les risques du courant électrique.

2
Mesurer en utilisant différents appareils et en respectant les règles de sécurité, des grandeurs électriques monophasées et expliciter leurs caractéristiques. Comparer aux résultats attendus. 3
Connaître le vocabulaire de base concernant un système d’alimentation triphasée.

Citer les relations entre grandeurs, le réseau triphasé débitant sur une charge équilibrée.

2
Mesurer en utilisant différents appareils et en respectant les règles de sécurité, des grandeurs électriques triphasées : tensions et intensités simples et composées.` 3
Citer l’expression et les unités des puissances active, réactive et apparente reçues par une charge triphasée. 2
Mesurer, pour une charge triphasée équilibrée, la puissance active reçue. 3
Convertir de l’énergie électrique en énergie mécanique et réciproquement.
Mesurer et caractériser un champ d’induction magnétique. 3
Interpréter les données de la plaque signalétique d’un convertisseur électromécanique. 2
Mesurer la puissance électrique absorbée, la puissance mécanique fournie, le rendement d’un moteur électrique de puissance (continu/alternatif) en charge nominale. Mesurer le moment du couple utile. 3
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