Introduction aux systèmes

Qu'est-ce qu'un système ?

• Un système est un groupe de pièces qui fonctionnent ensemble dans le but d'accomplir une tâche spécifique.
• Les systèmes sont omniprésents et se manifestent sous de nombreuses formes.
• Les systèmes peuvent être fabriqués (ouvre-boîte) ou naturels (système solaire).
• Les parties d'un système sont appelées "composants".
• Les processus sont les actions entreprises par le système pour convertir les entrées en sorties.

Les types de systèmes

• Il existe deux principaux types de systèmes : physiques et sociaux (abstraits).
• Les systèmes physiques impliquent des éléments physiques pour accomplir une tâche et peuvent être naturels ou fabriqués.
• Les systèmes mécaniques, électriques et optiques sont des exemples de systèmes fabriqués, tandis que le corps humain et le système solaire sont des exemples de systèmes physiques naturels.
• Un système social est un groupe d'organismes coopérant pour réaliser des tâches.
• Les systèmes sociaux existent depuis des milliers d'années et peuvent se produire naturellement (volées d'oiseaux, colonies de fourmis, bancs de poissons) ou être créés par l'humain (systèmes éducatifs, travailleurs sociaux, des soins de santé, application de la loi, familles).
• Les systèmes sociaux permettent aux organismes, tels que les humains, d'interagir les uns avec les autres pour atteindre divers objectifs.

Les entrées et les sorties

• Les entrées sont ce qui entre dans un système (forces, énergie, matières premières), tandis que les sorties sont les produits ou services du système.
• Les actions d'un système pour convertir les entrées en sorties sont appelées "processus".
• La rétroaction est utilisée pour ajuster les entrées en fonction des informations sur les sorties.

Qu'est-ce qu'une industrie ?

• Une industrie est une combinaison de systèmes collaborant pour produire des biens et des services.
• Exemples d'industries:
  • Transport : Systèmes physiques (voitures, camions, avions) et sociaux (stations-service, ateliers)
  • Agriculture : Systèmes physiques (équipement, tracteurs) et sociaux (supermarchés, marchés)
  • Santé : Systèmes physiques (rayons X, stéthoscopes) et sociaux (cliniques, hôpitaux)
  • Éducation : Systèmes physiques (logiciels, tableaux intelligents) et sociaux (écoles, garderies)

Les composants du système

• Un sous-système est un système qui se trouve à l'intérieur d'un autre système.
• Les sous-systèmes peuvent être divisés en mécanismes.
• Un mécanisme transforme une force ou une action en un autre type de force ou d'action.
• Une force est un mouvement de poussée ou de traction.
• Les machines simples sont les suivantes : le levier, le plan incliné, la poulie, la roue et l'essieu, la vis et la cale.
• Les machines simples facilitent le travail en étendant les capacités humaines.

L'efficacité

• On parle de dissipation d'énergie lorsque de l'énergie est perdue par un système.
• L'efficacité est la capacité de faire quelque chose sans gaspiller d'énergie, d'efforts ou de matières premières.
• L'efficacité peut être affectée par des facteurs tels que le travail manuel par opposition aux machines, le nombre de travailleurs et la dynamique du lieu de travail.

Les systèmes alternatifs

• Il existe des systèmes alternatifs qui répondent aux besoins, comme les communautés achetant sur les marchés fermiers au lieu de grandes chaînes d'épicerie.

L'automatisation dans les systèmes

• L'automatisation utilise des équipements automatiques dans un système, tel que la fabrication.
• L'automatisation permet à la fabrication, à la production ou à d'autres processus de se produire avec une une assistance humaine minimale.
• Les avantages peuvent inclure des postes de travail plus qualifiés, une sécurité accrue et une réduction des heures de travail.

Les innovations des systèmes

• Une innovation est une nouvelle idée ou méthode visant à rendre un système plus efficace, productif ou durable.
• Moteurs à vapeur :
  • Une innovation importante dans le transport et la fabrication dans les années 1800.
  • Les trains à vapeur permettaient un transport rapide alimenté par la combustion du charbon chauffant l'eau dans une chaudière.
  • L'utilisation des moteurs à vapeur a diminué en raison de la technologie des moteurs électriques et diesel.
• Moteurs à combustion :
  • Bien supérieurs aux moteurs à vapeur qui sont plus légers et ne nécessitent pas de chaudière.
  • Toujours besoin d'une source de combustible.
  • La combustion se produit à l'intérieur du moteur en utilisant un piston pour comprimer le mélange air-carburant et l'enflammer avec une bougie d'allumage.

Facteurs sociaux et systèmes

• De nombreux facteurs sociaux peuvent influencer l'évolution des systèmes, surtout lorsqu'une composante technologique est impliquée.
• Voici quelques exemple des facteurs : des intérêts politiques ou des motivations du gouvernement, des préférences, des goûts et des intérêts des consommateurs, de la disponibilité d'experts techniques bien formés, des lobbys environnementaux, des caractéristiques du système existant ou nouveau.

L'énergie dans les systèmes

• Un système a 5 caractéristiques principales :
  • But
  • Entrées
  • Sorties
  • Composants
  • Processus
• L'énergie est la capacité d'effectuer un travail ou de déplacer quelque chose contre une force.
• La loi de la conservation de l'énergie stipule qu'elle ne peut pas être créée ou détruite, seulement convertie.
• Un système contiendra toujours la même quantité d'énergie, à moins que de l'énergie ne soit ajoutée à partir d'une autre source.
• La gravité est la force qui attire un corps vers le centre de la Terre.
• La masse mesure la quantité de matière dans un objet, mesurée en kilogrammes (kg).
• Le poids mesure la force d'un objet due à la gravité et se mesure en newtons (N).
• La masse n'est pas affectée par la gravité, contrairement au poids.
• Force de gravité (Fg) = masse × champ gravitationnel (Fg = mg)

La formule de travail

• Le travail est une force qui provoque un mouvement ou un déplacement.
• Il est calculé à partir de la force et de la distance.
• La force est un mouvement de poussée ou de traction, mesurée en newtons (N).
• La distance est mesurée en mètres (m).
• La formule est la suivante : Travail = force × distance
• Lorsqu'il est calculé, il est mesuré en newton-mètre (N m), également appelé joule (J).
• Un joule (J) est une unité de travail égale à un newton multiplié par un mètre.

Calculer le travail

• Le travail est mesuré en joules.
• La force est mesurée en newtons.
• La distance est mesurée en mètres.
• La formule du travail est : Travail = force × distance. (T=Fd)

Avantage mécanique

• C'est un outil qui permettent d'accroître la force obtenue en utilisant un outil ou une machine simple.
• Les machines simples incluent : le levier, le plan incliné, la poulie, la roue et l'essieu, la vis et la cale
• Il se calcule : la force de l'objet par l'effort appliqué (Force de l'objet avec une machine simple= l'avantage mécanique)
• L'avantage mécanique est une unité sans dimension (sans unités scientifiques propres).