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Liste des compétences

Année de programme
Physique – Application des mathématiques PAM.2 2. Physique

Développer des modèles pour prédire des phénomènes physiques et identifier les limites de leur applicabilité.

Ressources : connaissances, aptitudes et attitudes

  • Appliquer des méthodes mathématiques avancées.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Traiter des problèmes physiques de complexité élevée par des moyens formels et les résoudre avec persévérance.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Former des modèles et montrer les limites de leur applicabilité.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Examiner les résultats de manière critique et les rendre plausibles.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Faire preuve de rigueur scientifique et reconnaître les approches non scientifiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Retracer, à l’aide d’exemples, les chemins historiques de la connaissance en physique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Vérifier expérimentalement les prédictions d’un modèle.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Raisonner de manière systémique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modéliser des phénomènes physiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mobiliser des ordres de grandeur.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier les étapes d’une démarche scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier des sources d'incertitude et estimer la précision d'une mesure.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier des simplifications possibles pour modéliser un mouvement.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Élaborer un protocole expérimental.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Communiquer des résultats sous forme graphique et argumentée.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Argumenter avec le vocabulaire scientifique adéquat.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Appliquer un modèle à diverses situations du quotidien.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser la relation entre force résultante, masse et accélération dans différentes configurations en exploitant des données expérimentales.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser et interpréter des données de manière scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)
Situations

Mesurer le temps à l'époque de Galilée

Florence, XVIIe siècle. Vous vous appelez Galileo Galilei et vous êtes passionné par les mouvements. Que ce soit le mouvement de la Terre ou la chute d'une pierre depuis le haut de la tour de Pise, vous devez mesurer des temps de manière précise. Un jour, pendant la messe, vous remarquez que les chandeliers accrochés au plafond oscillent de manière très régulière. Avez-vous découvert un nouveau chronomètre ?

Développez une série d'expériences pour prédire avec exactitude la durée de l'oscillation d'un pendule.

(2ème, 3ème, 4ème)
Physique – Application des mathématiques PAM.2 2. Physique

Planifier, réaliser et évaluer de manière autonome des expériences avec des capteurs numériques en analysant les incertitudes de mesure.

Ressources : connaissances, aptitudes et attitudes

  • Effectuer des travaux en laboratoire de manière autonome et collaborative.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Manipuler des grandeurs, des unités et des incertitudes de mesure, et estimer des ordres de grandeur.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Effectuer et évaluer des mesures avec des moyens analogiques et numériques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Émettre des hypothèses et réaliser des expériences.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Vérifier expérimentalement les prédictions d’un modèle.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Raisonner de manière systémique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modéliser des phénomènes physiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mobiliser des ordres de grandeur.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier les étapes d’une démarche scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier des sources d'incertitude et estimer la précision d'une mesure.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Élaborer un protocole expérimental.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Communiquer des résultats sous forme graphique et argumentée.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Argumenter avec le vocabulaire scientifique adéquat.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser la relation entre force résultante, masse et accélération dans différentes configurations en exploitant des données expérimentales.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser et interpréter des données de manière scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)
Situations

La deuxième loi de Newton

Réaliser un travail pratique sur la deuxième loi de Newton au moyen d’un chariot équipé d’un accéléromètre embarqué. Matériel additionnel : système de traction par fil, masses marquées à suspendre, lest pour le chariot, poulie à faible friction, balance électronique, logiciel d’acquisition.

(2ème, 3ème, 4ème)
Physique – Application des mathématiques PAM.2 2. Physique

Traiter et communiquer des informations physiques sous différentes formes, argumenter avec précision mathématique et prendre en compte les limites des approches physiques.

Ressources : connaissances, aptitudes et attitudes

  • Tenir compte, dans le dialogue interdisciplinaire, des particularités et des limites de l’approche physique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Utiliser le langage mathématique pour communiquer et argumenter avec précision.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Transmettre des informations physiques, c’est-à-dire exprimer des observations, des faits et des lois sous différentes formes (langage courant, images, langage technique, symboles, graphiques, mathématiques).

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Assimiler des informations physiques, c’est-à-dire comprendre et interpréter des textes, graphiques, diagrammes et formules.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Rechercher, sélectionner et citer des sources d’information fiables.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Raisonner de manière systémique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mobiliser des ordres de grandeur.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modifier une conception intuitive sur la base d’arguments scientifiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mettre en relation des phénomènes physiques avec des enjeux sociétaux.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier les étapes d’une démarche scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier des sources d'incertitude et estimer la précision d'une mesure.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Élaborer un protocole expérimental.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Communiquer des résultats sous forme graphique et argumentée.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Argumenter avec le vocabulaire scientifique adéquat.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser et interpréter des données de manière scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)
Situations

L'électrosensibilité

Dans l'immeuble où vous habitez, l'accès à Internet est partagé. Un routeur central émet un signal qui est partagé par tous les appartements de l'immeuble. Un nouveau voisin électrosensible vient d'emménager. Il souhaiterait que le routeur soit éteint tous les soirs à 20 heures.

Vous aimez regarder des séries intéressantes jusqu'à tard le soir et vous n'aimeriez pas que cette mesure soit mise en place. Vous avez entendu dire que les ondes électromagnétiques étaient cancérigènes, mais également que le rayonnement électromagnétique posait surtout un problème lorsque l'appareil était en mode émission et non en mode réception. Vous décidez d'approfondir la question afin de pouvoir argumenter au mieux avec votre voisin.

Développez une expérience pour déterminer si une personne est électrosensible ou non (idéalement, vous la ferez avec votre nouveau voisin).

Analysez les résultats de cette expérience de manière statistique.

Établissez une liste d'arguments scientifiquement corrects pour étayer vos hypothèses.

(2ème, 3ème, 4ème)
Physique – Application des mathématiques PAM.2 2. Physique

Appliquer des compétences acquises à de nouvelles problématiques, examiner de manière critique les connaissances du quotidien, élargir ses connaissances au-delà du cadre scolaire et réfléchir à ses propres lacunes.

Ressources : connaissances, aptitudes et attitudes

  • S’informer sur des questions physiques et techniques dépassant le cadre scolaire et décrire les déficits de connaissances.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Appliquer les compétences acquises à de nouvelles questions personnelles et élargir ses propres compétences.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Rechercher, sélectionner et citer des sources d’information fiables.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Raisonner de manière systémique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modifier une conception intuitive sur la base d’arguments scientifiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mettre en relation des phénomènes physiques avec des enjeux sociétaux.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier les étapes d’une démarche scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Élaborer un protocole expérimental.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Communiquer des résultats sous forme graphique et argumentée.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Argumenter avec le vocabulaire scientifique adéquat.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser et interpréter des données de manière scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)
Situations

Ce que les gens ne savent pas

Les croyances populaires liées à la physique et à ses applications sont parfois erronées. On demande aux élèves de prendre contact avec une groupe de recherche ou une entreprise (par exemple centrale de chauffage à distance). Les élèves préparent des questions et visitent les lieux, dans le but de créer un reportage qui s’inscrit dans le thème de « ce que les gens ne savent pas ».

(2ème, 3ème, 4ème)
Physique – Application des mathématiques PAM.2 2. Physique

Analyse des systèmes en rotation et étude de la dilatation du temps relativiste.

Ressources : connaissances, aptitudes et attitudes

  • Distinguer les différentes étapes d’un mouvement complexe.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Développer des aspects choisis des théories de la relativité.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Aborder les limites de la mécanique newtonienne.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Décrire, analyser et prédire le comportement en translation et en rotation des corps rigides.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser, calculer et modéliser numériquement des mouvements non rectilignes.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Utiliser les lois de conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Représenter une trajectoire dans l’espace.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Caractériser un mouvement circulaire uniforme.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Rechercher, sélectionner et citer des sources d’information fiables.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Raisonner de manière systémique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modifier une conception intuitive sur la base d’arguments scientifiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modéliser des phénomènes physiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mobiliser des ordres de grandeur.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mettre en relation des phénomènes physiques avec des enjeux sociétaux.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier les étapes d’une démarche scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier des simplifications possibles pour modéliser un mouvement.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Communiquer des résultats sous forme graphique et argumentée.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Argumenter avec le vocabulaire scientifique adéquat.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Appliquer un modèle à diverses situations du quotidien.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser la relation entre force résultante, masse et accélération dans différentes configurations en exploitant des données expérimentales.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser et interpréter des données de manière scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)
Situations

Voyage dans l’espace

Nous sommes en 2060. Grace à des avancées physiques et technologiques majeures, les voyages de tourisme dans l’espace sont devenus communs.

La société « Bien-être spatial » propose un voyage aller-retour jusqu’à Neptune (sans se poser sur la planète) de seulement 1 année dans une station avec gravité artificielle.

Le voyage comporte les deux avantages suivants :

  1. Gravité progressive et renforcement musculaire

    La gravité artificielle est progressive : chaque étage de la station correspond à une accélération « g » différente. Ainsi, les voyageuses et voyageurs conservent leur masse musculaire et peuvent même la renforcer en passant dans les étages de « g » supérieurs.

  2. Rajeunissement

    Comme la vitesse de croisière de la station est très élevée, le voyage d’une année permet littéralement de rajeunir de 10 mois. Il est possible de réserver plusieurs voyages d’affilée.

En tant qu’expert-e en la matière, la télévision suisse vous demande d’intervenir dans un reportage au sujet de cette compagnie. La télévision aimerait

  • que vous expliquiez dans leur émission comment il est possible de générer une gravité artificielle, et quelles sont les caractéristiques physiques d’une telle station.

  • que vous apportiez votre analyse de la recevabilité et la véracité des deux avantages avancés par la compagnie.

(2ème, 3ème, 4ème)
Physique – Application des mathématiques PAM.2 2. Physique

Réaliser des bilans énergétiques, analyser les mécanismes de transfert d'énergie et évaluer les rendements thermodynamiques dans des systèmes techniques.

Ressources : connaissances, aptitudes et attitudes

  • Expliquer la signification du rendement thermodynamique à l’aide d’exemples.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier et quantifier différents types de transfert d’énergie dans divers processus naturels et applications techniques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Décrire et appliquer la loi des gaz parfaits et la relier au concept de l’agitation thermique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Effectuer des bilans énergétiques en tenant compte des transitions de phase.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier les étapes d’une démarche scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Rechercher, sélectionner et citer des sources d’information fiables.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Raisonner de manière systémique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modifier une conception intuitive sur la base d’arguments scientifiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modéliser des phénomènes physiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mobiliser des ordres de grandeur.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mettre en relation des phénomènes physiques avec des enjeux sociétaux.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Argumenter avec le vocabulaire scientifique adéquat.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Appliquer un modèle à diverses situations du quotidien.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser et interpréter des données de manière scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)
Situations

Les centrales à gaz à cycle combiné

En 2022, la Commission européenne a classé les centrales à gaz à cycle combiné parmi les sources d'énergie durables pour l'avenir. En Suisse aussi, elles font l'objet de débats en tant qu'alternative aux réacteurs nucléaires.

Peuvent-elles constituer une alternative pour atteindre les objectifs climatiques ?

(2ème, 3ème, 4ème)
Physique – Application des mathématiques PAM.2 2. Physique

Appliquer les concepts de champ électromagnétique et les lois de l'induction pour expliquer des phénomènes techniques.

Ressources : connaissances, aptitudes et attitudes

  • Reconnaître et expliquer les phénomènes électriques et magnétiques dans la nature et dans les applications techniques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Appliquer la loi d’induction de manière qualitative et quantitative.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser le mouvement de particules chargées dans des champs électriques et magnétiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Utiliser la notion de champ de manière différenciée, esquisser et interpréter des lignes de champ.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier les étapes d’une démarche scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Rechercher, sélectionner et citer des sources d’information fiables.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Raisonner de manière systémique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modifier une conception intuitive sur la base d’arguments scientifiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modéliser des phénomènes physiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mobiliser des ordres de grandeur.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mettre en relation des phénomènes physiques avec des enjeux sociétaux.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Argumenter avec le vocabulaire scientifique adéquat.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Appliquer un modèle à diverses situations du quotidien.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser et interpréter des données de manière scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)
Situations

Antenne

Estimez le nombre d'antennes dans la pièce où vous vous trouvez.

Et comment fonctionnent-elles, au fait ?

(2ème, 3ème, 4ème)
Physique – Application des mathématiques PAM.2 2. Physique

Analyser de systèmes oscillants et de phénomènes de résonance pour vérifier les limites physiques d'applications techniques.

Ressources : connaissances, aptitudes et attitudes

  • Identifier et décrire les phénomènes de résonance mécanique et électromagnétique et les ondes stationnaires.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser les systèmes oscillants mécaniques et électromagnétiques et calculer les grandeurs caractéristiques d'oscillateurs harmoniques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Rechercher, sélectionner et citer des sources d’information fiables.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Raisonner de manière systémique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modifier une conception intuitive sur la base d’arguments scientifiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modéliser des phénomènes physiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mettre en relation des phénomènes physiques avec des enjeux sociétaux.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Argumenter avec le vocabulaire scientifique adéquat.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Appliquer un modèle à diverses situations du quotidien.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser une expérience historique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser et interpréter des données de manière scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)
Situations

Who’s the boss?

Paul Klipsch, inventeur du haut-parleur à pavillon, était connu pour ses déclarations pragmatiques, parfois provocantes, sur la physique du son. Il disait souvent :

« Physics is the boss. » (La physique est le patron.)

Il voulait dire par là qu’il faut se plier aux lois de l’acoustique (comme la nécessité de grandes surfaces pour les sons graves), quelle que soit la qualité de l’électronique.

Aujourd’hui, cependant, même des petites enceintes parviennent à produire des sons graves. La physique a-t-elle perdu de son autorité ? Explorez cette question.

(2ème, 3ème, 4ème)
Physique – Application des mathématiques PAM.2 2. Physique

Utilisation de modèles ondulatoires et corpusculaires pour expliquer les phénomènes liés à la lumière.

Ressources : connaissances, aptitudes et attitudes

  • Reconnaître et décrire les phénomènes d'interaction entre la lumière et la matière.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Expliquer des phénomènes à l'aide d'un modèle approprié et quantifier des grandeurs caractéristiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Décrire la lumière à l'aide du modèle des ondes et du modèle des particules.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Vérifier expérimentalement les prédictions d’un modèle.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Raisonner de manière systémique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Rechercher, sélectionner et citer des sources d’information fiables.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Élaborer un protocole expérimental.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modifier une conception intuitive sur la base d’arguments scientifiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier les étapes d’une démarche scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier des sources d'incertitude et estimer la précision d'une mesure.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Communiquer des résultats sous forme graphique et argumentée.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Argumenter avec le vocabulaire scientifique adéquat.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser une expérience historique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser et interpréter des données de manière scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)
Situations

Double fente de Young

À l'université de Fribourg, il est possible de réaliser l'expérience emblématique de la mécanique quantique : la double fente de Young.

  • Pour quelles raisons cette expérience montre que la lumière est une onde ?

  • Pour quelles raisons cette expérience montre que la lumière est une particule ?

Chaque groupe d'élèves est en mesure d'avancer des arguments scientifiques valables. Comment sortir de cette impasse historique ?

(2ème, 3ème, 4ème)
Physique – Application des mathématiques PAM.2 2. Physique

Comprendre le rôle du dualisme onde-particule et de la quantification dans l'évolution du modèle atomique.

Ressources : connaissances, aptitudes et attitudes

  • Développer à l'aide d'exemples la notion de quantification.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Appliquer la dualité onde-particule aux particules de matière.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Rechercher, sélectionner et citer des sources d’information fiables.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modifier une conception intuitive sur la base d’arguments scientifiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier les étapes d’une démarche scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Communiquer des résultats sous forme graphique et argumentée.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Argumenter avec le vocabulaire scientifique adéquat.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser une expérience historique.

(2ème, 3ème, 4ème)
Situations

La frise de l’atome

Les élèves créent une frise chronologique sur laquelle figurent tous les modèles d’atome, de la Grèce antique à nos jours. Pour chacun d'entre eux, ils doivent préciser l’idée et/ou l’expérience qui ont permis de le justifier.

(2ème, 3ème, 4ème)
Physique – Application des mathématiques PAM.2 2. Physique

Décrire la fission et la fusion nucléaires et établir des bilans énergétiques.

Ressources : connaissances, aptitudes et attitudes

  • Établir des bilans énergétiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Décrire la fission et la fusion nucléaires.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modifier une conception intuitive sur la base d’arguments scientifiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Raisonner de manière systémique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Argumenter avec le vocabulaire scientifique adéquat.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Rechercher, sélectionner et citer des sources d’information fiables.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mobiliser des ordres de grandeur.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Mettre en relation des phénomènes physiques avec des enjeux sociétaux.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser et interpréter des données de manière scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)
Situations

Une blague de physiciens

Il existe une blague souvent citée parmi les physiciens : « La fusion nucléaire arrivera toujours dans 30 ans, quelle que soit la date à laquelle on pose la question. »

Essayez de comprendre ce que cette blague signifie réellement. Est-elle toujours d'actualité aujourd'hui ?

(2ème, 3ème, 4ème)
Physique – Application des mathématiques PAM.2 2. Physique

Appliquer les mathématiques avancées et les équations différentielles pour décrire des systèmes physiques.

Ressources : connaissances, aptitudes et attitudes

  • Reconnaître des structures logiques communes entre différents modèles et exploiter ces analogies pour simplifier l’analyse.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Appliquer des outils mathématiques avancés (calcul variationnel, équations de Lagrange) à la résolution de problèmes physiques concrets.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Décrire des systèmes mécaniques à l’aide d’équations différentielles et les résoudre analytiquement ou numériquement.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Traiter un problème de mécanique classique en combinant approche physique et outils mathématiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser la relation entre force résultante, masse et accélération dans différentes configurations en exploitant des données expérimentales.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Vérifier expérimentalement les prédictions d’un modèle.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Représenter une trajectoire dans l’espace.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Raisonner de manière systémique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Modéliser des phénomènes physiques.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier les étapes d’une démarche scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Identifier des simplifications possibles pour modéliser un mouvement.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Communiquer des résultats sous forme graphique et argumentée.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Caractériser un mouvement circulaire uniforme.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Argumenter avec le vocabulaire scientifique adéquat.

(2ème, 3ème, 4ème)

  • Analyser et interpréter des données de manière scientifique.

(2ème, 3ème, 4ème)
Situations

La mécanique lagrangienne

La mécanique newtonienne, bien que parfaitement efficace, n'est certainement pas la formulation la plus élégante de la mécanique classique. Le principe de moindre action (probablement le principe le plus fondamental de toute la physique), permet une formulation certes plus abstraite mais aussi beaucoup plus élégante et puissante de la mécanique classique.
Étudiez comment s'opère le passage de la mécanique classique à la mécanique lagrangienne.
Choisissez un des problèmes phares de la mécanique lagrangienne et résolvez-le de manière mathématique mais aussi numérique :

  • Un pendule simple (contrainte $x^2+y^2=\ell^2$).

  • Un point matériel sur un cylindre en rotation (coordonnées cylindriques $r$, $\theta$, $z$).

  • Un système de masses et de poulies avec des liens : le double bâton.

  • Le collier de perles qui glisse sur une table.

  • Une bille glissant sans frottement sur une surface courbe (par exemple, un bol hémisphérique ou une piste en forme de cycloïde).

  • Mouvement d'une planète autour du Soleil (problème à force centrale).

(2ème, 3ème, 4ème)