Specialite - Terminale
Sciences de l'Ingenieur (SI)
La specialite SI forme les futurs ingenieurs en alliant analyse de systemes, mecanique, electronique et informatique. Une epreuve exigeante mais passionnante qui allie theorie et pratique.
Structure de l'epreuve du Bac SI
L'epreuve de Sciences de l'Ingenieur au baccalaureat se compose de deux parties distinctes qui evaluent des competences complementaires.
Partie ecrite
L'epreuve ecrite porte sur l'analyse et la conception de systemes pluritechnologiques. Elle comporte generalement 2 a 3 exercices independants et un probleme de synthese.
Projet (Grand Oral inclus)
Le projet est mene en equipe tout au long de l'annee. Il peut servir de support pour le Grand Oral. Le projet mobilise toutes les competences du programme.
Coefficient total SI : 16 — C'est l'une des specialites les plus importantes au bac. Elle represente environ 16% de la note finale du baccalaureat.
Competences evaluees
L'epreuve evalue cinq grandes competences de l'ingenieur. Chaque exercice mobilise generalement plusieurs de ces competences.
Analyser
Analyser un systeme pluritechnologique : identifier le besoin, les fonctions, les flux d'energie, de matiere et d'information. Comprendre le cahier des charges et les performances attendues.
Modeliser
Modeliser un systeme a l'aide de schemas, diagrammes SysML, modeles mathematiques et simulations. Associer un modele a un comportement observe ou souhaite.
Resoudre
Resoudre un probleme technique : effectuer des calculs (mecanique, electronique, energetique), interpreter des resultats, valider ou infirmer des hypotheses.
Experimenter
Concevoir et mettre en oeuvre un protocole experimental. Mesurer des grandeurs physiques, traiter les donnees, comparer modele et experience.
Communiquer
Presenter clairement une demarche, un resultat, un projet. Utiliser le vocabulaire technique adapte, les schemas normalises et les outils de communication de l'ingenieur.
Themes principaux du programme
Le programme de SI s'articule autour de grands domaines de l'ingenierie. Voici les themes incontournables a maitriser pour le bac.
1. Analyse systemique et SysML
L'analyse systemique consiste a etudier un systeme dans sa globalite avant de s'interesser a ses composants. Le langage SysML (Systems Modeling Language) est l'outil de modelisation principal.
Diagrammes a connaitre
- - Diagramme des exigences (req)
- - Diagramme de cas d'utilisation (uc)
- - Diagramme de definition de blocs (bdd)
- - Diagramme de blocs internes (ibd)
- - Diagramme d'etats (stm)
- - Diagramme d'activite (act)
- - Diagramme de sequence (sd)
Notions cles
- - Chaine d'energie et d'information
- - Fonction globale et sous-fonctions
- - Flux d'energie, matiere, information
- - Criteres et niveaux de performance
- - Analyse fonctionnelle externe/interne
- - Bete a cornes et diagramme pieuvre
2. Mecanique
La mecanique en SI couvre l'etude du mouvement des solides et les efforts qui s'exercent sur eux. C'est souvent la partie la plus calculatoire de l'epreuve.
Cinematique
- - Position, vitesse, acceleration
- - Mouvements de translation
- - Mouvements de rotation
- - Relation v = R x omega
Statique
- - Principe fondamental (PFS)
- - Bilan des actions mecaniques
- - Torseur d'efforts
- - Equilibre d'un solide
Dynamique / Energetique
- - PFD (F = m x a)
- - Theoreme de l'energie cinetique
- - Puissance et rendement
- - Moment d'inertie
Formules essentielles : v = dx/dt | a = dv/dt | P = F x v | Ec = 1/2 x m x v² | C = F x d (couple) | P = C x omega
3. Electronique et Energie
L'etude des circuits electriques, des composants electroniques et de la gestion de l'energie est un pilier de la SI.
Circuits et composants
- - Loi d'Ohm : U = R x I
- - Lois de Kirchhoff (noeuds et mailles)
- - Pont diviseur de tension
- - Amplificateur operationnel (AOP)
- - Filtres passe-bas, passe-haut
- - Capteurs (CAN, CNA)
Chaine d'energie
- - Alimenter (batteries, secteur, solaire)
- - Distribuer (contacteurs, variateurs)
- - Convertir (moteurs, verins)
- - Transmettre (engrenages, courroies)
- - Rendement global d'une chaine
- - Bilan energetique
Formules essentielles : P = U x I | E = P x t | rendement = Putile / Pabsorbee | U = L x dI/dt (bobine) | I = C x dU/dt (condensateur)
4. Informatique et Programmation
La programmation embarquee et le traitement de l'information sont omnipresents dans les systemes modernes. Le langage Python et les cartes Arduino/microcontroleurs sont au coeur du programme.
Programmation Python
- - Variables, boucles, conditions
- - Fonctions et procedures
- - Listes et tableaux
- - Lecture/ecriture de fichiers
- - Bibliotheques scientifiques (NumPy)
Chaine d'information
- - Acquerir (capteurs analogiques/numeriques)
- - Traiter (microcontroleur, algorithmes)
- - Communiquer (serie, Bluetooth, WiFi)
- - Logique combinatoire et sequentielle
- - Asservissement (boucle ouverte/fermee)
5. Ingenierie et developpement durable
Les enjeux environnementaux et societaux sont de plus en plus presents dans les sujets de bac. Il faut savoir integrer ces dimensions dans l'analyse d'un systeme.
- - Cycle de vie d'un produit (ACV)
- - Eco-conception et choix des materiaux
- - Efficacite energetique
- - Impact environnemental et empreinte carbone
- - Innovation et creativite (TRIZ, brainstorming)
Conseils methodologiques pour l'epreuve ecrite
Gestion du temps (4 heures)
Lecture du sujet : 15-20 minutes. Lis l'integralite du sujet avant de commencer. Repere les documents fournis, les questions independantes et le bareme indicatif.
Repartition : Alloue ton temps proportionnellement au bareme de chaque exercice. Si un exercice vaut 30% des points, consacre-lui environ 1h10.
Strategie : Commence par l'exercice que tu maitrises le mieux pour gagner en confiance. Ne reste pas bloque plus de 5 minutes sur une question : passe a la suivante et reviens plus tard.
Redaction des reponses
Structurer : Pour chaque question, commence par ecrire la formule ou la loi utilisee, puis l'application numerique, puis le resultat avec l'unite.
Schemas : Un schema clair et annote peut rapporter des points, meme si le calcul n'aboutit pas. Utilise une regle et des couleurs si possible.
Unites : Toujours ecrire les unites dans les calculs. C'est une source frequente de perte de points. Verifie la coherence dimensionnelle.
Justification : Chaque reponse doit etre justifiee. Un resultat sans explication ne rapporte generalement que la moitie des points.
Analyser les documents techniques
Diagrammes SysML : Identifie le type de diagramme, les elements representes et les relations entre eux. Chaque fleche a un sens precis.
Courbes et graphiques : Lis les axes (grandeur + unite), identifie les tendances (croissant, decroissant, constant), releve les valeurs remarquables.
Schemas cinematiques : Repere les liaisons, identifie les mouvements relatifs, determine les degres de liberte.
Erreurs frequentes a eviter
En mecanique
- - Oublier de definir le referentiel d'etude
- - Ne pas isoler le systeme avant de faire un bilan
- - Confondre vitesse lineaire et vitesse angulaire
- - Oublier le poids dans le bilan des forces
- - Se tromper de sens pour les vecteurs forces
En electronique
- - Confondre tension et intensite
- - Oublier de convertir les unites (mA, kOhm)
- - Ne pas respecter les conventions de signe
- - Confondre serie et parallele
- - Negliger la puissance dissipee
En programmation
- - Mauvaise indentation du code Python
- - Confondre = (affectation) et == (comparaison)
- - Oublier les bornes dans les boucles for
- - Ne pas commenter le code
- - Confondre type entier et flottant
En analyse systeme
- - Confondre les differents diagrammes SysML
- - Ne pas faire le lien entre cahier des charges et solution
- - Oublier la chaine d'information ou d'energie
- - Confondre fonction et solution technique
- - Ne pas verifier la coherence du modele
Preparer son projet SI et le Grand Oral
Le projet SI est mene en equipe sur environ 70 heures reparties sur l'annee. Il aboutit a un prototype ou une maquette numerique et peut servir de support au Grand Oral.
Definir le besoin et le cahier des charges
Choisir un sujet qui te passionne et rediger un cahier des charges fonctionnel clair avec des criteres mesurables.
Concevoir et modeliser
Utiliser SysML pour modeliser le systeme, realiser des schemas et des simulations (SolidWorks, Arduino IDE, Python).
Prototyper et tester
Realiser le prototype, effectuer des essais et comparer les resultats avec le cahier des charges.
Preparer la soutenance orale
Formuler une problematique claire, preparer un expose de 5 minutes et anticiper les questions du jury.
Formulaire essentiel
Voici les formules les plus importantes a connaitre parfaitement le jour du bac.
Mecanique
v = dx/dt (vitesse)
a = dv/dt (acceleration)
F = m x a (PFD)
Ec = 1/2 x m x v² (energie cinetique)
Ep = m x g x h (energie potentielle)
P = F x v (puissance)
C = F x d (couple/moment)
P = C x omega (puissance rotative)
v = R x omega (vitesse tangentielle)
omega = 2 x pi x N / 60 (rad/s)
Electronique / Energie
U = R x I (loi d'Ohm)
P = U x I (puissance electrique)
E = P x t (energie)
eta = Ps / Pe (rendement)
I = C x dU/dt (condensateur)
U = L x dI/dt (bobine)
f = 1 / T (frequence)
Req = R1 + R2 (serie)
1/Req = 1/R1 + 1/R2 (parallele)
Vs = Ve x R2 / (R1+R2) (diviseur)
A retenir pour le jour J
- L'epreuve ecrite dure 4 heures et porte sur l'analyse de systemes pluritechnologiques (coefficient 16)
- Maitrise les 7 diagrammes SysML : c'est le langage de l'ingenieur, present dans chaque sujet
- En mecanique : toujours isoler le systeme, definir le referentiel, puis faire le bilan des forces
- En electronique : connaitre la loi d'Ohm, les lois de Kirchhoff et le pont diviseur de tension
- En programmation : savoir ecrire et lire du code Python, comprendre les structures algorithmiques
- Toujours verifier les unites, justifier les reponses et soigner les schemas
- Le projet est une opportunite en or pour le Grand Oral : choisis un sujet qui te passionne
