QCM : Ingénierie système et mécanique — 18 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle définition décrit le mieux un système dans une démarche d’ingénierie ?

Une succession d’opérations humaines destinées à produire un résultat dans un cadre technique
Une collection indépendante de composants réunis pour augmenter la complexité d’un dispositif
Un ensemble d’objets matériels dont la structure reste inchangée quelle que soit la situation
Un assemblage organisé d’éléments en interaction pour atteindre un but dans un environnement donné

Un assemblage organisé d’éléments en interaction pour atteindre un but dans un environnement donné

Explication

Un système associe des éléments organisés qui interagissent dynamiquement afin d’accomplir un but précis dans un environnement donné. Une simple collection de composants indépendants ne possède pas cette organisation ni ces interactions.

2. Quelle distinction caractérise correctement un système technique et un système automatique ?

Le système technique utilise des capteurs, tandis que le système automatique fonctionne avec une source d’énergie
Le système technique est toujours matériel, tandis que le système automatique est principalement constitué de logiciels
Le système technique possède une structure logique, tandis que le système automatique ne comporte pas d’éléments interconnectés
Le système technique réalise une tâche, tandis que le système automatique la réalise sans intervention humaine

Le système technique réalise une tâche, tandis que le système automatique la réalise sans intervention humaine

Explication

Un système technique regroupe des éléments interconnectés pour réaliser une tâche, alors qu’un système automatique exécute cette tâche sans intervention humaine. La présence de capteurs ou de logiciels ne suffit pas à établir cette distinction.

3. Laquelle de ces formulations correspond à une fonction de service ?

Moteur électrique à courant continu
Capteur de position installé sur le chariot
Transporter un utilisateur vers sa destination
Structure métallique résistante aux vibrations

Transporter un utilisateur vers sa destination

Explication

Une fonction de service exprime l’action accomplie par le système pour satisfaire un besoin, généralement par un verbe à l’infinitif suivi de compléments. Les autres formulations désignent des composants ou des caractéristiques techniques.

4. Dans le cycle en V, quel enchaînement décrit correctement la relation entre conception et validation ?

La conception commence par la recette, puis la validation descend vers les spécifications et l’architecture détaillée
La conception et la validation se déroulent simultanément sans correspondance entre les niveaux de définition
La conception part des tests fonctionnels, puis la validation vérifie progressivement les composants de l’architecture
La conception descend des spécifications vers l’architecture, puis la validation remonte des tests unitaires vers la recette

La conception descend des spécifications vers l’architecture, puis la validation remonte des tests unitaires vers la recette

Explication

La branche descendante transforme les spécifications en architectures globale puis détaillée, tandis que la branche ascendante valide progressivement le système, des tests unitaires à la recette. Commencer la conception par la recette inverse l’ordre du cycle en V.

5. Quel enchaînement représente correctement le fonctionnement d’une chaîne d’information ?

Stocker l’énergie, la distribuer, puis produire directement un effort mécanique
Acquérir les données, les traiter, puis les communiquer par des interfaces ou des bus
Alimenter le système, convertir l’énergie, puis transmettre un mouvement à l’environnement
Agir sur l’environnement, mesurer l’effet obtenu, puis fournir une puissance adaptée

Acquérir les données, les traiter, puis les communiquer par des interfaces ou des bus

Explication

La chaîne d’information acquiert les données avec des capteurs, les traite avec un calculateur ou un microcontrôleur, puis les communique. La conversion et la transmission d’énergie relèvent plutôt de la chaîne de puissance.

6. Un système doit déplacer une charge à partir d’une source d’énergie. Quelle description correspond à sa chaîne de puissance ?

Elle mesure les grandeurs physiques, les traite et transmet des informations à une unité de commande
Elle enregistre les événements, compare les consignes et affiche les résultats à l’opérateur
Elle identifie les besoins de l’utilisateur, formalise les services et définit les exigences du système
Elle alimente, module ou distribue l’énergie, la convertit, la transmet et agit sur l’environnement

Elle alimente, module ou distribue l’énergie, la convertit, la transmet et agit sur l’environnement

Explication

La chaîne de puissance prend en charge l’alimentation, la modulation ou distribution, la conversion, la transmission et l’action sur l’environnement. Les mesures et le traitement des données appartiennent à la chaîne d’information.

7. Quelle association entre type de signal et évolution de la grandeur est correcte ?

TOR : valeurs 0 ou 1 ; numérique : grandeur échantillonnée et quantifiée ; analogique : variation continue
TOR : variation continue ; numérique : valeurs 0 ou 1 ; analogique : grandeur échantillonnée et quantifiée
TOR : grandeur quantifiée ; numérique : variation continue ; analogique : valeurs 0 ou 1
TOR : grandeur échantillonnée ; numérique : variation continue ; analogique : valeurs 0 ou 1

TOR : valeurs 0 ou 1 ; numérique : grandeur échantillonnée et quantifiée ; analogique : variation continue

Explication

Un signal TOR possède deux valeurs binaires, tandis qu’un signal numérique est échantillonné et quantifié, et qu’un signal analogique varie continûment. Les autres associations intervertissent ces caractéristiques.

8. Dans un domaine physique donné, comment calcule-t-on la puissance instantanée échangée ?

En additionnant la grandeur d’effort et la grandeur de flux
En divisant la grandeur de flux par la grandeur d’effort
En multipliant la grandeur d’effort par la grandeur de flux
En soustrayant la grandeur de flux de la grandeur d’effort

En multipliant la grandeur d’effort par la grandeur de flux

Explication

La puissance instantanée s’obtient par le produit de la grandeur d’effort et de la grandeur de flux, soit P=Effort×FluxP = \text{Effort} \times \text{Flux}. Une somme, une différence ou un quotient ne correspond pas à cette relation générale.

9. Quelle transformation d’énergie est réalisée par un vérin ?

Il convertit une énergie pneumatique ou hydraulique en énergie mécanique de translation
Il convertit une énergie mécanique de rotation en énergie électrique de commande
Il convertit une énergie thermique en énergie hydraulique destinée au stockage
Il convertit une information numérique en énergie pneumatique pour la transmission

Il convertit une énergie pneumatique ou hydraulique en énergie mécanique de translation

Explication

Un vérin transforme l’énergie fournie par un fluide pneumatique ou hydraulique en un mouvement mécanique de translation. Il ne constitue pas, par définition, un convertisseur de rotation, de chaleur ou d’information numérique.

10. Quelle égalité exprime correctement la conversion d’une pression de 1 bar ?

1 bar=105 Pa=10 N/cm2=1 daN/cm21\,\text{bar}=10^5\,\text{Pa}=10\,\text{N/cm}^2=1\,\text{daN/cm}^2
1 bar=105 Pa=1 N/cm2=10 daN/cm21\,\text{bar}=10^5\,\text{Pa}=1\,\text{N/cm}^2=10\,\text{daN/cm}^2
1 bar=106 Pa=100 N/cm2=1 daN/cm21\,\text{bar}=10^6\,\text{Pa}=100\,\text{N/cm}^2=1\,\text{daN/cm}^2
1 bar=103 Pa=1 N/cm2=10 daN/cm21\,\text{bar}=10^3\,\text{Pa}=1\,\text{N/cm}^2=10\,\text{daN/cm}^2

$$1\,\text{bar}=10^5\,\text{Pa}=10\,\text{N/cm}^2=1\,\text{daN/cm}^2$$

Explication

La relation correcte est 1 bar=105 Pa=105 N/m2=10 N/cm2=1 daN/cm21\,\text{bar}=10^5\,\text{Pa}=10^5\,\text{N/m}^2=10\,\text{N/cm}^2=1\,\text{daN/cm}^2. Les autres propositions comportent une conversion erronée entre pascals, newtons par centimètre carré ou décanewtons par centimètre carré.

11. Pour calculer l’effort statique lors de la sortie de tige d’un vérin, quelle section faut-il utiliser ?

La section de la tige seule, soit S=πd24S=\frac{\pi d^2}{4}
La section annulaire du piston, soit S=π(D2−d2)4S=\frac{\pi(D^2-d^2)}{4}
La section complète du piston, soit S=πD24S=\frac{\pi D^2}{4}
La section moyenne entre le piston et la tige, soit S=π(D−d)24S=\frac{\pi(D-d)^2}{4}

La section complète du piston, soit $$S=\frac{\pi D^2}{4}$$

Explication

En sortie de tige, la pression agit sur toute la section du piston, donc Fsortie=P⋅πD24F_{\text{sortie}}=P\cdot\frac{\pi D^2}{4}. La section annulaire intervient lors de la rentrée, lorsque la présence de la tige réduit la surface utile.

12. Pour deux vecteurs dont les composantes cartésiennes sont connues, quelle expression permet de calculer leur produit scalaire ?

A⃗⋅B⃗=Ax+Bx+Ay+By+Az+Bz\vec A\cdot\vec B=A_x+B_x+A_y+B_y+A_z+B_z
A⃗⋅B⃗=∥A⃗∥+∥B⃗∥\vec A\cdot\vec B=\|\vec A\|+\|\vec B\|
A⃗⋅B⃗=AxBx+AyBy+AzBz\vec A\cdot\vec B=A_xB_x+A_yB_y+A_zB_z
A⃗⋅B⃗=Ax2+Bx2+Ay2+By2+Az2+Bz2\vec A\cdot\vec B=\sqrt{A_x^2+B_x^2+A_y^2+B_y^2+A_z^2+B_z^2}

$$\vec A\cdot\vec B=A_xB_x+A_yB_y+A_zB_z$$

Explication

Le produit scalaire se calcule en additionnant les produits des composantes correspondantes, ce qui est équivalent à ∥A⃗∥∥B⃗∥cos⁡(α)\|\vec A\|\|\vec B\|\cos(\alpha). La somme directe des composantes décrit une autre opération et ne fournit pas le produit scalaire.

13. Un étudiant obtient ∥A⃗∥=Ax2+Ay2+Az2\|\vec A\|=\sqrt{A_x^2+A_y^2+A_z^2} pour un vecteur tridimensionnel. Quelle nature possède cette grandeur ?

Un scalaire représentant la composante selon l’axe vertical
Un scalaire représentant la longueur du vecteur
Un vecteur indiquant la direction du déplacement
Un vecteur orienté perpendiculaire au vecteur donné

Un scalaire représentant la longueur du vecteur

Explication

La norme est la racine carrée du produit scalaire du vecteur par lui-même et représente une longueur, donc un scalaire. Elle ne contient ni direction ni sens, propriétés associées au vecteur lui-même.

14. Lorsqu’une action mécanique au contact est décomposée selon la normale et la tangente au support, que représentent N et T ?

N est le moment résultant et T la force résultante
N est la composante normale et T la composante tangentielle
N est la vitesse normale et T la vitesse tangentielle
N est la composante tangentielle et T la composante normale

N est la composante normale et T la composante tangentielle

Explication

Dans R⃗2→1=N2→1n⃗+T⃗2→1\vec R_{2\to1}=N_{2\to1}\vec n+\vec T_{2\to1}, N mesure la composante portée par la normale et T la composante située dans le plan tangent. Intervertir ces rôles conduit à une interprétation incorrecte de l’effort de contact.

15. Un contact reste sans glissement sous une action tangentielle d’intensité T et une réaction normale N. Quelle condition de Coulomb doit être vérifiée ?

T>f⋅NT>f\cdot N
T=f⋅NT=f\cdot N
T<f⋅NT<f\cdot N
T=N+fT=N+f

$$T<f\cdot N$$

Explication

En l’absence de glissement, l’effort tangentielle reste inférieur à la limite de frottement, d’où T<f⋅NT<f\cdot N. L’égalité T=f⋅NT=f\cdot N caractérise la situation avec glissement.

16. Lorsqu’un solide glisse sur un support, comment l’effort tangentiel de contact est-il orienté et quelle relation vérifie-t-il ?

Il suit la vitesse de glissement et vérifie T<f⋅NT<f\cdot N
Il est normal au support et vérifie T=f⋅NT=f\cdot N
Il s’oppose à la vitesse de glissement et vérifie T=f⋅NT=f\cdot N
Il est perpendiculaire à la vitesse et vérifie T>N+fT>N+f

Il s’oppose à la vitesse de glissement et vérifie $$T=f\cdot N$$

Explication

Avec glissement, l’intensité tangentielle atteint la valeur limite T=f⋅NT=f\cdot N et sa direction s’oppose à la vitesse de glissement. La condition d’inégalité correspond au contact sans glissement.

17. Une force F⃗\vec F est appliquée en P à un solide étudié autour du point O. Comment calcule-t-on le moment de cette force ?

M⃗O(F⃗)=∥F⃗∥+∥OP→∥\vec M_O(\vec F)=\|\vec F\|+\|\overrightarrow{OP}\|
M⃗O(F⃗)=OP→⋅F⃗\vec M_O(\vec F)=\overrightarrow{OP}\cdot\vec F
M⃗O(F⃗)=F⃗∧OP→\vec M_O(\vec F)=\vec F\wedge\overrightarrow{OP}
M⃗O(F⃗)=OP→∧F⃗\vec M_O(\vec F)=\overrightarrow{OP}\wedge\vec F

$$\vec M_O(\vec F)=\overrightarrow{OP}\wedge\vec F$$

Explication

Le moment au point O est le produit vectoriel du bras OP→\overrightarrow{OP} par la force, soit OP→∧F⃗\overrightarrow{OP}\wedge\vec F. Le produit scalaire donnerait un scalaire et l’ordre du produit vectoriel modifierait le signe du moment.

18. Que regroupe une classe d’équivalence cinématique dans un mécanisme ?

Des pièces pouvant effectuer un mouvement relatif autour d’un même axe
Des éléments déformables participant directement à la transmission des efforts
Des pièces appartenant à des mécanismes différents mais ayant une forme proche
Des pièces sans mouvement relatif entre elles, hors éléments déformables

Des pièces sans mouvement relatif entre elles, hors éléments déformables

Explication

Une classe d’équivalence rassemble les pièces solidaires cinématiquement, c’est-à-dire sans mouvement relatif les unes par rapport aux autres. Les ressorts et les joints déformables en sont exclus, car ils peuvent modifier leur forme ou leur configuration.

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Mémorisez les réponses avec 43 flashcards sur Ingénierie système et mécanique.

Qu'est-ce qu'un système en ingénierie système ?

Un assemblage organisé d’éléments en interaction dynamique pour un but précis.

Quelle différence principale distingue un système technique d'un système automatique ?

Le système automatique exécute la tâche sans intervention humaine.

Qu'est-ce qu'une fonction de service dans un système ?

L’action réalisée par un système pour satisfaire un besoin.

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