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FORMATION A L’UTILISATION DU MATERIEL EXAO Formation EXAO 2008 Xavier JOFFRAUD 1

FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

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Page 1: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

FORMATION A L’UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Formation EXAO 2008 Xavier JOFFRAUD

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Page 2: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

PLAN DE FORMATION SUR 2 JOURNEES

JOUR 1(23 avril 2008)

1. MATERIELS LIVRES DANS CHAQUE ETABLISSEMENTa. LE LOGICIELb. L’INTERFACEc. LES CAPTEURS FOURNIS ET A ACHETER

2. PRESENTATION DU LOGICIEL LOGGER PROa. INSTALLATION SUR UN PC ( SOUS VISTA) OU XP PROb. BRANCHEMENT DE L’INTERFACEc. TRAITEMENT DE DONNEES

3. IDEES DE TRAVAUX PRATIQUES PROPOSEESa. Acoustique :

1. Mesure de la vitesse du son2. Visualisation d’un son et mesure fréquence, mesure de c avec

déplacementb. Mécanique :

1. Période d’oscillation d’un pendule2. Chute libre3. Energie4. Frottements

c. Electricité :1. Caractéristique d’un dipôle2. charge et décharge d’un condensateur

d. Chimie1. recherche point d’équivalence par conductimétrie2. Dosage d’un déboucheur par conductimetrie3. Recherche de concentration par colorimetrie

JOUR 2 (14 mai 2008)

1. ELABORATION DE TRAVAUX PRATIQUES DE TYPE EXAMEN

2. TEST DES TRAVAUX PRATIQUES PROPOSES

3. RECHERCHE DE NOUVELLES IDEES POSSIBLES

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Page 3: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

MATERIELS LIVRES DANS CHAQUE ETABLISSEMENT

a. LOGGER PROC’est le logiciel d’acquisition et de traitement des données recueillies au cours d’une expérience.( problème de licence réglé année prochaine)

b. Le LAB PRO C’est le module de connexion des différents capteurs. Il peut fonctionner en mode USB sous LOGGER PRO ou de façon autonome ou commander par une calculatrice Texas instrument. Il a une alimentation propre ou fonctionne sur pile. On peut y connecter jusqu’à 6 entrées.

c. Les Capteurs fournisi. Le Go motion ou détecteur de mouvement :

Fonctionne en USB directement relié à l’ordinateur sous Logger pro. Mais peut aussi être branché sous le Lab Pro dans les 2 entrées au choix. Capteur fortement utile en mécanique.

ii. Accéléromètres 5gComme son nom l’indique un calculateur d’accélération dont on peut se servir en dynamique par exemple pour démontrer la relation fondamentale de la dynamique. Fonctionne sous Lab Pro, reconnaissance immédiate pas d’étalonnage.

iii. Capteur de force 50N maxiFonctionne sous Lab Pro et est directement reconnu. Permet de mesurer une force en Newton. On peut l’étalonner. 2 plages de mesures <10N ou <50N

iv. MicrophoneFonctionne sous Lab Pro et est directement reconnu. Nous en avons deux donc plusieurs TP possibles.

v. Capteur de tensionFonctionne sous Lab Pro et est directement reconnu. Nous en avons un seul, il faudrait en commander d’autres. Véritable voltmètre attention à la tension max (10V)

vi. Détecteur de champ magnétiqueFonctionne sous Lab Pro.

vii. Détecteur d’intensité lumineuseFonctionne sous Lab Pro.

viii. Capteur de températureFonctionne sous Lab Pro.

ix. ConductimètreFonctionne sous Lab Pro. Permet de faire des dosages

x. ColorimètreFonctionne sous Lab Pro. Matériel permettant en particulier de travailler sur les concentrations.

xi. Capteur de Potentiel RedoxFonctionne sous Lab Pro.

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Page 4: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

PRESENTATION DU LOGICIEL LOGGER PRO

1. Version du logiciela. Sous xp : Vous pouvez utiliser la version françaiseb. Sous vista la version actuellement à jour et qui peut fonctionner est la 3.6 en

anglais. Mais d’ici peu version française (à télécharger chez www.vernier.com). Par contre installer d’abord la version française puis la 3.6 et alors la version française fonctionne parfaitement sous vista.

2. Exemple d’utilisation à partir d’un capteur ( Luminosité)a. Alimenter le Lab Pro.b. Connecter par l’USB le Lab Pro à l’ordinateur.c. Lancer Logger Pro

i. Remarquer si le Lab Pro a bien été reconnu.

d. Connecter un Capteur de lumière en voie 1 CH1

e. Vous allez faire votre première acquisition de mesurePlacer le capteur sur l’écran de l’ordi et cliquer avec la souris sur mesurer.

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Page 5: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Par défaut le capteur va prendre une série de mesures en fonction du temps sur un temps t.

Comment changer ces paramètres ?

Cliquer sur le petit chronomètre placé à gauche de l’icône Mesurer.

Vous pouvez alors changer la durée et le nombre de mesure.

f. Nous allons maintenant travailler sur ce graphique et jouer sur l’échelle. Pour cela se placer sur l’axe que l’on veut modifier et apparaît un signe. Cliquer et tirer vers la droite ou la gauche.

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Page 6: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Nous pouvons alors mesurer la période du signal en remarquant l’abscisse de 2 crêtes. Utiliser par exemple l’icône examiner.

T = 0,25 s cad N=4 Hertz

Une partie seulement de l’expérience m’intéresse, il suffit de rester cliquer et de sélectionner la région intéressante.

g. Ajoutons un capteur : Microphone en voie 2

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Page 7: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Vous avez alors 2 graphiques qui apparaissent. Cliquer sur le titre du graphique puis sur suite :

Vous pouvez choisir alors de tracer plusieurs courbes dans le même repère.

Travaillons maintenant à partir de la chute d’un ballon.Ouvrir dans expériences, exemples de film, Etude des rebondsUn film apparaît avec le relevé des distances par rapport au capteurCliquer sur démarrer

Sélectionner un rebond

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Page 8: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Nous allons maintenant faire un traitement sur le graph pour faire apparaître l’équation de la parabole choisie.

On remarque que le coefficient a =-4,760

h. Travaillons à partir d’une vidéo

Voila ouvrir à nouveau Logger pro cette fois ci pas besoin de Lab Pro on va essayer de retrouver les lois de la dynamique à partir d’une vidéo.

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Page 9: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Pour cela insérer un film choisir la vidéo MOV03532 sur le cd fourni préalablement choisir d’ouvrir tous les fichiers.

Vous remarquerez qu’il y a une règle disposée contre le poteau, règle d’un mètre.Faire apparaître la règle outils en cliquant sur le petit triangle et points rouges en bas à droite.Je vais donc préalablement sur cette vidéo installé ce repère, et pour cela cliquer sur la règle jaune  et mesurer ma règle au mur longueur 1 m.

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Page 10: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Nous devons ensuite placer un repère pour suivre la trajectoire du ballon. Nous allons aller nous placer sur le début de la chute libre du ballon juste après que l’élève l’ai lâché.

Voilà nous n’avons plus qu’à suivre le ballon en repérant sa position et en la marquant à l’aide de la 2ème icône en haut à droite.

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Page 11: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Nous avons alors la courbe de la distance en fonction du temps qui est tracée. Nous pouvons alors approcher la relation liant la distance et le temps.

Remarque nous pourrions aussi afficher la vitesse en fonction du temps et calculer l’accélération.

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Page 12: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

IDEES DE TRAVAUX PRATIQUES PROPOSEES

Acoustique :

INFLUENCE DE L'ÉMETTEUR SUR LA PROPAGATION D'UN SON

BACCALAURÉAT PROFESSIONNELÉPREUVE DE TRAVAUX PRATIQUES DE SCIENCES PHYSIQUES

FICHE DE MATÉRIEL DESTINÉE À L’EXAMINATEUR

SUJET : INFLUENCE DE L'ÉMETTEUR SUR LA PROPAGATION D'UN SON

PAR POSTE CANDIDAT :- un système d’acquisition ExAO avec fiches techniques adaptées au TP ;- deux capteurs de tension pour l’acquisition ;- deux microphones unidirectionnels avec amplificateur intégré (ou avec un dispositif

amplificateur éventuellement, à monter par l’examinateur) ;- deux supports pour microphone ;- une réglette métallique flexible ;- un diapason monté sur sa caisse de résonance et un maillet ;- un support pour rehausser le diapason ;- une règle graduée de 100 cm ;- Une fiche technique du logiciel utilisé.

L’EXAMINATEUR EFFECTUERA LES RÉGLAGES SUIVANTS AVANT LE PASSAGE DU CANDIDAT :

- positionner le 1er micro sur la règle graduée de façon à ce que le signal reçu de l'émetteur soit exploitable (distance variable de 0 à …… suivant le micro)

- régler le logiciel pour qu’il soit prêt à l’acquisition automatique et que le candidat n’ait plus qu’à la démarrer sans effectuer ni réglage ni paramétrage ;

- préciser sur chaque capteur "Capteur de tension n°…" ;- repérer sur chaque capteur les bornes à utiliser.

POSTE EXAMINATEUR : - un appareil de chaque sorte en réserve

Lorsque le matériel disponible dans l’établissement n’est pas identique à celui proposé dans les sujets, les examinateurs ont la faculté d’adapter ces propositions, à la condition expresse que cela n’entraîne pas une modification du sujet, et par conséquent du travail demandé aux candidats.

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Page 13: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL

ÉPREUVE DE TRAVAUX PRATIQUES DE SCIENCES PHYSIQUES

SUJET DESTINÉ AU CANDIDAT :

INFLUENCE DE L'ÉMETTEUR SUR LA PROPAGATION D'UN SON

NOM et Prénom du CANDIDAT : ………………… N° : …………………….............

Date et heure d’évaluation :………………………….. N° poste de travail : …………..

L’examinateur intervient à la demande du candidat ou quand il le juge utile.

Dans la suite du document, ce symbole signifie “ Appeler l’examinateur ”.

Dans la suite du document, ce symbole signifie “ Consulter la notice technique ”.

BUTS DES MANIPULATIONS :Étudier la célérité du son en fonction de la nature de l'émetteur.

TRAVAIL À RÉALISER :

1. Bruit émis par un choc

Montage expérimental :

Réaliser le montage expérimental ci-dessous :

Appel n° 1 :

Appeler l'examinateur pour qu'il vérifie le montage et qu'il prépare le système d'acquisition.Formation EXAO 2008 Xavier JOFFRAUD

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Page 14: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Acquisition et mesures :Le système d’acquisition est "prêt à l’emploi", et l’écran affiche la fenêtre d’acquisition présentée dans la fiche technique .

- mettre les deux microphones en fonctionnement si cela est nécessaire ;- démarrer l’acquisition ;- faire claquer la règle sur le support.

Appel n° 2 :

Appeler l'examinateur pour qu'il vérifie que l’acquisition est exploitable ; réaliser si nécessaire une nouvelle acquisition.

Exploitation des résultats :

Chaque courbe représente la variation du signal reçue par un micro en fonction du temps.

En utilisant les fonctionnalités du logiciel (voir la fiche technique), déterminer le décalage temporel t = t2 – t1 (voir schéma ci-dessus) en s ; c'est le temps qui sépare le passage du signal entre les 2 microphones : exprimer ce temps en seconde (le convertir si nécessaire) :

t = ………………….. s

Appel n° 3 :Appeler l'examinateur pour qu'il vérifie la mesure de t.

Calcul de la célérité du son :Calculer, en m/s, la célérité du son dans l'air en utilisant la relation : c =

d = 0,60 m t =………s

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c1 = ………………………………………………………………………………………….

c1 = …………………..m/s

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2. Bruit émis par un diapason

Montage expérimental :

Réaliser le montage expérimental ci-dessous :

Acquisition et mesures :

Appel n° 4 :

Appeler l'examinateur pour qu'il vérifie le montage et qu'il prépare le système d'acquisition.Devant l’examinateur :- démarrer l’acquisition ;

- taper d'un coup sec sur le diapason avec le maillet ;

- mettre fin à l'acquisition si nécessaire ; - faire vérifier l'acquisition.

Exploitation des résultats :

En utilisant les fonctionnalités du logiciel (voir la fiche technique), lire à l'écran le décalage t (voir schéma ci-dessus) en seconde :

t = ………………….. s

Calcul de la célérité du son :

Calculer, en m/s, la célérité du son dans l'air en utilisant la relation : c = d = 0,60 m t =………s

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Page 17: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

c2 = ………………………………………………………………………………………….

c2 = …………………..m/s

Comparaison des résultats :

Cocher la case qui correspond aux résultats trouvés pour la célérité (c1 et c2) : la célérité du son dépend de la nature de l'émetteur du bruit la célérité du son ne dépend pas de la nature de l'émetteur du bruit

3. Influence de la distance des micros

Montage expérimental

Déplacer le micro 2 le long de la règle graduée en le rapprochant du micro 1 :

Relever la nouvelle distance séparant les deux micros :

d = …………………. cm

Convertir cette distance en mètre et reporter la valeur dans le cadre ci-dessous :

d = ………………….. m

Acquisition et mesures

Appel n° 5 :

Appeler l'examinateur pour qu'il vérifie le montage et qu'il prépare le système d'acquisition.

Devant l’examinateur : - démarrer l’acquisition ;- taper d'un coup sec sur le diapason avec le maillet ;- mettre fin à l'acquisition si nécessaire ;- faire vérifier l'acquisition.

Exploitation des résultats :

En utilisant les fonctionnalités du logiciel, lire à l'écran le décalage t en seconde ;

t = …………………..s

Calcul de la célérité du sonCalculer, en m/s, la célérité du son dans l'air en utilisant la relation : c =

d = ……….m t =………sc3 = ………………………………………………………………………………………….

c3 = …………………..m/s

Comparaison des résultats :

Cocher la case qui correspond aux résultats trouvés pour la célérité (c2 et c3) : la célérité du son dépend de la distance entre l'émetteur et le récepteur la célérité du son ne dépend pas de la distance entre l'émetteur et le récepteur

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Page 18: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

4. Remise en état du poste de travail.

Visualisation d’un son et mesure fréquence, mesure c avec déplacement

Reprendre la manipulation précédente et faire varier la position du micro pour se trouver en phase une première fois puis une seconde fois.

Mécanique :

Période d’oscillation d’un pendule

Réaliser le montage représenté ci-contre, en branchant le capteur de force sur la voie 1, l'accéléromètre sur la voie 2, et le capteur de déplacement sur la voie "SONIC".Lancer le programme LOGGER PRO

Les graphes de vitesse et d'accélération proposés en voies 4 et 5 ne sont pas mesurés, mais numériquement dérivés des valeurs de distance mesurées par le capteur à ultrason.L'option "REGRESSIONS" du menu "ANALYSE", propose notamment ( choix 5 ) de calculer l'équation de régression qui lie l'accélération à la force. Le coefficient directeur de cette droite est la masse du mobile en oscillation ( mobile et accéléromètre ). Vérifier à l'aide d'une balance électronique.Ceci permet une vérification expérimentale de la relation fondamentale de la dynamique

D'autres vérifications sont possibles :

Il est également possible d'obtenir la raideur du ressort, coefficient directeur de ladroite de régression liant la force au déplacement du ressort.Formation EXAO 2008 Xavier JOFFRAUD

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Page 19: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Ces deux calculs permettent la vérification expérimentale de :

Chute libreRegarder cette petite vidéo, à vous de jouer : chute libre

EnergieA partir du plan incliné, relever les positions en fonction du temps et les vitesses.Calculer dans 2 autres colonnes les énergies cinétiques et potentielles.Afficher les graphes

FrottementsEVALUATION EXPERIMENTALE EN BACCALAUREAT PROFESSIONNEL

SUJET DESTINE AU CANDIDAT :

FROTTEMENT STATIQUE. ANGLE DE FROTTEMENT

NOM et Prénom du CANDIDAT :

Date et heure d’évaluation : N° Poste de travail :

Le professeur intervient à la demande du candidat ou lorsqu’il le juge opportun. Dans la suite du document, ce symbole signifie « Appeler l’examinateur »

BUTS DES MANIPULATIONS :

Réaliser une expérimentation utilisant l'acquisition de données. Respecter un protocole expérimental. Caractériser les actions de contact exercées par un support sur un solide. Étudier l’influence de certains paramètres sur l’angle de frottement statique entre deux

solides.

TRAVAIL A REALISER :Pour toutes les expériences ci-dessous, utiliser le même dispositif expérimental (plan

inclinable) et le même bloc solide que l'on fera glisser sur le plan.Pour toutes les représentations, utiliser le vecteur pour modéliser l’action du plan

support sur le solide.

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R

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Rappels :

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G

P

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Pour l’interprétation des résultats, utiliserles décompositionsvectorielles ci-contre :

La force de frottement statique (à

l'arrêt) exercée par la surface du plan sur le solide est opposée à la

force exercée par le fil de

traction sur le solide , force mesurée par le capteur de force.

Lancer le programme LOGGER PRO

2 – Détermination du coefficient de frottement statique :

Expérience :

Série A :Noter les conditions :Poids total du bloc : PA = Nature de la surface du plan :Procéder à une première série d'acquisitions suivant le protocole décrit ci-dessous. Le fil de traction devra être maintenu parallèle au plan.

Fin de l'acquisition.Le graphique qui s'affiche doit avoir l'allure ci-contre.

Déplacer le curseur au point d'ordonnée maximale :

l'ordonnée correspond à l'intensité de la force Fs de frottement statique ; noter la valeur et recommencer l'expérience pour confirmer.

Compléter le tableau et calculer la moyenne.

Appel n° 2 : Montrer les résultats au professeur.

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série A 1 2 3 moyenne

force Fs

Page 22: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Page 4/6Série B :

Pour une valeur différente du poids total PB du bloc, recommencer :PB =

Série C :

De même pour une valeur différente du poids total PC du bloc :PC =

Le maximum du coefficient de frottement statique est fs tel que

.

Il lui correspond l'angle de frottement statique s tel que .

Quelle remarque faire sur les valeurs obtenues pour s ?

Calculer la valeur moyenne.s = °

Dans la zone quadrillée ci-contre, représenter le dynamique des forces exercées sur le

solide à l'instant où se déclenche le glissement.

Échelle :

Placer l'angle .

Appel n° 3 : Montrer les résultats et la construction au professeur.

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série B 1 2 3 moyenne

force Fs

série C 1 2 3 moyenne

force Fs

série A B C

P (N)

Fs (N)

fs

s (°)

Page 23: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Page 5/63 – Etude de l’équilibre d'un solide posé sur un plan incliné :

Expérience 1 : Pente faible :

Régler l’angle d’inclinaison du plan avec l’horizontale à la valeur 1 = s – 10°.

Poser le solide sur le plan incliné.

Que constatez vous ?

Représenter sur la figure ci-dessus les forces exercées sur le solide. Quelle est la force qui s’oppose au glissement ?

Calculer l’intensité T de la force qui tend à faire glisser le solide (prendre g = 10 N/kg) : calcul :

T = ____ NCalculer l'intensité N de la force normale d'appui sur le plan : calcul :

N = ____ NCalculer le rapport T / N et comparer à fs :

Expérience 2 : Pente forte :

Régler l’angle d’inclinaison du plan avec l’horizontale à la valeur 2 = s + 10°.

Poser le solide sur le plan incliné.

Que constatez vous ?

Représenter sur la figure ci-dessus les forces exercées sur le solide. Quelle est la force qui s’oppose au glissement ?

Calculer l’intensité T de la force qui tend à faire glisser le solide (prendre g = 10 N/kg) : calcul :

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Page 24: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

T = ____ NCalculer l'intensité N de la force normale d'appui sur le plan : calcul :

N = ____ NCalculer le rapport T / N et comparer à fs :

Pourquoi n’y a-t-il plus équilibre du solide sur le plan incliné ?

L’angle d’inclinaison limite L du plan pour que le solide ne glisse pas correspond à

Appel n° 4 :montrer vos réponses.

3 – Etude de l’influence de la nature des surfaces de contact :

Reprendre la disposition initiale. Pour deux autres supports de nature différente, mesurer les angles du cône de frottement statique.

Série D :Nature de la surface :

PD =

Série E :Nature de la surface :

PE =

Récapitulation :

nature du support

(°)

Appel n° 5 : faire vérifier les mesures .

Conclure en comparant les matériaux constituant la surface du plan incliné.

4 - Remise en état du poste de travail :

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série D 1 2 3 moyenne

force Fs

série D 1 2 3 moyenne

force Fs

Page 25: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Ou visualiser cette expérience :

Electricité :

Caractéristique d’un dipôle2 cas possibles :

1 seul capteur voltmètre.On rentrera donc manuellement l’intensité relevé sur un ampèremètre analogique pour chacune des valeurs d’intensité, l’appareil relèvera la tension correspondante.

2 capteurs :On donnera l’ordre de relevé la tension et l’intensité. Ces valeurs seront stockées dans un tableau

ÉLECTRICITÉ I

CARACTÉRISTIQUES DES DIODES ÉLECTROLUMINESCENTES

FICHE DESCRIPTIVE DU SUJET DESTINÉE À L’EXAMINATEUR

SUJET : CARACTÉRISTIQUES DES DIODES ÉLECTROLUMINESCENTES

1 - OBJECTIFS :

Les manipulations proposées permettent de mettre en œuvre et d’évaluer : - les méthodes et savoir-faire expérimentaux suivants :

- réaliser un montage expérimental à partir d’un schéma ;- exécuter un protocole expérimental ;- utiliser un système d’acquisition de données ;- respecter les règles de sécurité.

- le compte rendu d’une étude expérimentale :- tracer un graphique ;- rendre compte d’observations.

2 - MANIPULATIONS :

- Matériel utilisé : voir fiche jointe ;- Déroulement : voir le sujet élève ;- Remarques :

- La valeur R de la résistance de protection (330 ) doit permettre lorsque le curseur du potentiomètre est en A (position maximale), de réaliser des mesures d’intensité jusqu’à environ

30 mA.- L’examinateur effectuera certains réglages avant le passage du candidat : ceux-ci sont

indiqués dans la fiche de matériel destinée à l’examinateur.

3 - ÉVALUATION :

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Page 26: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

L’examinateur qui évalue intervient à la demande du candidat. Il doit cependant suivre le déroulement de l’épreuve pour chaque candidat et intervenir en cas de problème, afin de lui permettre de réaliser la partie expérimentale attendue. Cette intervention est à prendre en compte dans l’évaluation.Évaluation pendant la séance :- Utiliser la “ grille d’évaluation pendant la séance ”.- Comme pour tout oral, aucune information sur l’évaluation, ni partielle ni globale, ne doit être

portée à la connaissance du candidat.- À l’appel du candidat, effectuer les vérifications décrites sur la grille.- Pour chaque vérification, entourer, en cas de réussite, une ou plusieurs étoiles suivant le degré de

maîtrise de la compétence évaluée (des critères d’évaluation sont proposés sur la grille). Le nombre total d’étoiles défini pour chaque vérification pondère l’importance ou la difficulté des compétences correspondantes.

Pour un appel, l’examinateur évalue une ou plusieurs tâches. Lorsque l’examinateur est obligé d’intervenir, dans le cas d’un montage incorrect ou d’une manipulation erronée, aucune étoile n’est attribuée pour cette tâche.

En cas d’erreur du candidat ou de problème informatique (données inexploitables) un fichier de secours sera fourni au candidat.Si le candidat rencontre des difficultés liées à l’environnement informatique il ne sera, en aucun cas, sanctionné

Évaluation globale chiffrée (grille d’évaluation globale) :- Convertir l’évaluation réalisée pendant la séance en une note chiffrée : chaque étoile entourée vaut

1 point.- Corriger l’exploitation des résultats expérimentaux : le barème figure sur le document. (Attribuer la note maximale pour chacun des éléments évalués, dès que la réponse du candidat est plausible et conforme aux résultats expérimentaux.)

FICHE DE MATÉRIEL DESTINÉE À L’EXAMINATEUR

SUJET : CARACTÉRISTIQUES DES DIODES ÉLECTROLUMINESCENTES

Lorsque le matériel disponible dans l’établissement n’est pas identique à celui proposé dans les sujets, les examinateurs ont la faculté d’adapter ces propositions à la condition expresse que cela n’entraîne pas une modification du sujet et par conséquent du travail demandé aux candidats.

PAR POSTE CANDIDAT :

- un générateur 12 V continu ;- un ordinateur et une imprimante ;- un dispositif d’acquisition ExAO (interface, logiciels appropriés à l’exploitation des mesures) ;- un capteur voltmètre ;- un capteur ampèremètre ;- un rhéostat Rh = 100  ; les bornes P, N et C seront clairement identifiées ;- une résistance étiquetée « R » ; - trois DEL émettant des radiations jaune, rouge et bleue ("enveloppes" transparentes) montée sur support avec les bornes de branchement indiquées ; l’anode A et la cathode K sont clairement identifiées ;- un interrupteur ;

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Page 27: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

- des fils conducteurs ;- une fiche technique simplifiée du logiciel (lecture, pointage, lissage…..).

BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL

ÉPREUVE DE TRAVAUX PRATIQUES DE SCIENCES PHYSIQUES

SUJET DESTINÉ AU CANDIDAT :

CARACTÉRISTIQUES DES DIODES ÉLECTROLUMINESCENTES

NOM et Prénom du CANDIDAT : N° :

Date et heure évaluation : N° poste de travail :

L’examinateur intervient à la demande du candidat ou quand il le juge utile.

Dans la suite du document, ce symbole signifie “ Appeler l’examinateur ”.

Dans la suite du document, ce symbole signifie “ Consulter la notice technique ”. BUT DES MANIPULATIONS :

Comparer les caractéristiques de différentes DEL (diodes électroluminescentes).

TRAVAIL À RÉALISER :

1. Préparation des acquisitions :

- Réaliser le montage schématisé ci-dessous :

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- +

Rh

G

R

DEL jaune

PN

CCapteurampèremètre

Capteur voltmètre

Système d’acquisition

AK

Page 28: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

- Réglages à effectuer : - l'interrupteur est ouvert ;- le générateur délivre une tension de 12 V continue ;- le curseur C du potentiomètre est positionné en N.

Appel n° 1Appeler l’examinateur pour qu’il vérifie le montage et qu’il démarre le système d’acquisition.

Devant l’examinateur réaliser l’acquisition suivante (2.).

2. Caractéristique de la DEL jaune - Acquisition automatique :

Le système d’acquisition est « prêt à l’emploi », et l’écran affiche la fenêtre d’acquisition.

- Relever la caractéristique de la DEL jaune :

- Fermer l’interrupteur.

- Démarrer l’acquisition.- Faire varier la tension U aux bornes de la DEL en déplaçant lentement le curseur du potentiomètre ; observer simultanément la courbe et la DEL ; relever la valeur de la tension pour laquelle la DEL s’allume :

Ual. = …………

- Si nécessaire mettre fin à l’acquisition lorsque le curseur C est en P.

- Ouvrir l’interrupteur.

- Exploiter les résultats :

Information

Pour 0 < U < US : la DEL n’est pas conductrice.

Pour U > US : la DEL est conductrice, elle émet de la lumière.

La valeur US se nomme la tension de seuil de la DEL. On détermine la valeur US en modélisant la partie rectiligne de la courbe pour laquelle U US.

- Utiliser les fonctionnalités du logiciel (voir la « Fiche technique »)  pour :- modéliser la partie rectiligne de la courbe ;- relever la valeur de la tension de seuil de la DEL jaune :

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0,5 1,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5

U (V)

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24 I (mA)

US

1,5

Modélisation de la partie rectiligne (tensions pour lesquelles la DEL est passante)

Page 29: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

US (jaune) = …………

Appel n° 2Appeler l’examinateur afin qu’il vérifie l’acquisition et qu’il prépare le système d’acquisition manuelle.

Le système d’acquisition est « prêt à l’emploi », et l’écran affiche la fenêtre d’acquisition.

3. Caractéristiques des DEL rouge et bleue – Acquisitions manuelles :

- Relever la caractéristique de la DEL rouge : - Remplacer la DEL jaune par la DEL rouge.- Positionner le curseur C du potentiomètre en N.- Fermer l’interrupteur.- Démarrer l’acquisition, choisir convenablement une dizaine de mesures et les valider (voir la « Fiche technique »)  pour déterminer la tension de seuil.- Si nécessaire mettre fin à l’acquisition.- Ouvrir l’interrupteur.

- Exploiter la caractéristique de la DEL rouge : - Utiliser les fonctionnalités du logiciel (voir la « Fiche technique »)  pour :

- modéliser la partie rectiligne de la courbe ;- relever la valeur de la tension de seuil de la DEL rouge :

US (rouge) = …………

Appel n° 3Appeler l’examinateur afin qu’il vérifie l’acquisition et qu’il prépare l’acquisition suivante.

- Relever et exploiter la caractéristique de la DEL bleue :- Remplacer la DEL rouge par la DEL bleue puis opérer comme précédemment

- Relever la valeur de la tension de seuil de la DEL bleue :

US (bleue) = …………

Appel n° 4Appeler l’examinateur afin qu’il vérifie l’acquisition.

4. Exploitation des résultats :

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Page 30: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Charge et décharge d’un condensateurBut : - Relever la courbe de charge et de décharge uc = f(t) d'un condensateur à travers un dipôle résistif avec un

système informatisé d’acquisition et de traitement de données.- Déterminer la constante de temps du circuit et étudier l’influence des valeurs de la capacité C du

condensateur et de la résistance R du circuit sur la durée de charge ou de décharge.

TRAVAIL À RÉALISER :1- Manipulation1.1- Montage

- Réaliser le montage ci-contre avec : R = 100 kC = 5 µF.

APPELER LE PROFESSEUR. Faire vérifier le montage.

1.2- AcquisitionPrincipe du relevéLe condensateur se charge (interrupteur en position 1) et se décharge (interrupteur en position 2) à travers la résistance R.Le choix des valeurs R et C permet d’avoir une durée de charge (ou de décharge) relativement lente. Avec une durée d’acquisition réglée à 25 s, on peut suivre sur le moniteur du PC les variations de la tension uC aux bornes du condensateur et basculer l’interrupteur au moment opportun pour passer d’une charge à une décharge.

- Préparer le système d’acquisition.- Mettre l’interrupteur en position 2 (ceci permet de décharger le condensateur s’il y a lieu).- Mettre le montage sous tension.- Démarrer l’acquisition.- Basculer l’interrupteur sur 1 et charger complètement le condensateur (la tension cesse alors de

croître).

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C uc

GR

1

2

+

-

12 V Fenêtre d’acquisition

Capteur voltmètre-

Système d’acquisition

+

Comparer les trois tensions de seuil.

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- Basculer l’interrupteur sur 2 et décharger complètement le condensateur (la tension cesse alors de décroître et devient nulle).

- Arrêter l’acquisition.- Enregistrer le fichier sous le nom « Charge et décharge R10k C100µ ».

N.B. L’enregistrement doit visualiser une charge suivie d’une décharge. Si ce n’est pas le cas, recommencer un nouveau cycle de charge et décharge.

APPELER LE PROFESSEUR. Faire vérifier l’acquisition.

2- Constante de tempsLa constante de temps en s, du circuit « résistance et condensateur en série » caractérise la rapidité avec laquelle le régime permanent est atteint lors de la charge (ou de la décharge).Au bout de 5, le condensateur a pratiquement atteint sa charge maximale (ou est entièrement déchargé) : voir graphique ci-contre.

Cette constante de temps peut se calculer par le produit : = RC avec en s, R en et C en F.2.1- Détermination graphique

- Utiliser les fonctionnalités du logiciel pour déterminer la constante de temps .

=

APPELER LE PROFESSEUR. Faire vérifier la valeur de la constante de temps.

2.2- Détermination par le calcul2.2.1- Calculer la constante de temps = RC avec R = 100 k et C = 5 µF.

2.2.2- Comparer avec la détermination graphique.

3- Exploitation : modification de la constante de temps.3.1- Augmentation de la constante de temps3.1.1- Proposer des valeurs pour R et C (à choisir parmi les valeurs normalisées) afin d’obtenir une

constante de temps environ égal à 2 s. Noter les calculs.

3.1.2- Modifier la résistance et le condensateur dans le montage précédent avec ces valeurs. Démarrer une nouvelle acquisition et enregistrer sous le nom « Charge et décharge Rxk Cyµ ».

3.2- Diminution de la constante de temps3.2.1- Proposer des valeurs pour R et C afin d’obtenir une constante de temps environ égal à 0,5 s. Noter

les calculs.

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Tangente

Début de la charge

5

Page 32: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

3.2.2- Modifier la résistance et le condensateur dans le montage précédent avec ces valeurs. Démarrer une nouvelle acquisition et enregistrer sous le nom « Charge et décharge Rzk Ctµ ».

4- Impression des caractéristiques- Coller les trois courbes de charge et de décharge sur une feuille A4.- Indiquer sur chaque courbe les valeurs de la résistance et du condensateur.

APPELER LE PROFESSEUR. Imprimer le document A4.

5- ConclusionIndiquer de quelle manière la résistance et la capacité du condensateur influencent la durée de charge ou de décharge.

5- Remise en état du poste de travail APPELER LE PROFESSEUR. Faire vérifier la remise en état du poste.

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Chimie

Recherche point d’équivalence par conductimétrie

Dosage acido-basique suivi par conductimétrie Déterminer la concentration d’une solution par conductimétrie.

Matériel requis

Console d’acquisition de données VTT® Capteur conductimètre avec sa sonde Bécher de 250 mL Agitateur magnétique Solution d’acide chlorhydrique à 0,1 mol/L Solution d’hydroxyde de sodium à 0,1 mol/L Pipette de 10 mL + poire à pipeter Burette de Mohr 25 mL avec support Logiciel Logger Pro

Mode opératoire

Montage

Préparation de la manipulation :

- Mettre dans le bécher 10 mL de solution d’acide chlorhydrique à 0,1 mol/L et ajouter 250 mL d’eau pour négliger l’effet de dilution lors de l’ajout d’hydroxyde de sodium- Mettre en place l’agitateur magnétique- Relier la sonde au capteur conductimètre branché sur VTT®- Mettre la solution d’hydroxyde de sodium dans la burette

Déroulement du TP

Travail à effectuer Comment le faire

Relier le Lab Pro à l’ordi

- Capteur conductimètre en voie / .Calibre 2mS/cm.

- Volume en abscisse

Lancer l’acquisition en manuel entrée Cliquer sur l’icône chrono

Verser 0,5 mL et garder Cliquer sur OK pour valider chaque mesure.

Enregistrer le fichier correspondant à ce graphe = f (V) sous le nom Conductimétrie.lab.

Faire Fichier, Enregistrer sous… Choisir le dossier d’enregistrement puis donner le nom Conductimétrie.

Résultats obtenus

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Page 34: FORMATION A L'UTILISATION DU MATERIEL EXAO

Dosage d’un déboucheur d’évier 1

Dosage d’un déboucheur d’évier 2

Déterminer la concentration d’une solution par la méthode de BEER

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