Concevoir et réaliser des expériences de physique : initiation à la recherche, application aux TIPE, TPE et MPS, projets L1 et L2

Auteur(s) :

Petitet-Gosgnach, François Découvrir l'auteur

Résumé

Propose des conceptions et des réalisations d'expériences physiques originales au lycée et jusqu'à bac + 2, en particulier dans le cadre des TPE et des TIPE.

Contributeur(s)
- Léna, Pierre (1937-....).
Éditeur(s)
- De Boeck
Date
- 2013
Notes
- TPE = travaux personnels encadrés. TIPE = travaux d'initiative personnelle encadrés. MPS = méthodes et pratiques scientifiques
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (300 p.) ; 28 x 22 cm
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-8041-7639-6
Indice
- 53(07) Physique générale. Manuels
Quatrième de couverture
- Concevoir et réaliser des expériences de physique
  Initiation à la recherche - Application aux TIPE, TPE et MPS - Projets L1 et L2
  Une description innovante et ingénieuse de travaux de recherche expérimentale
  Cet ouvrage unique présente un grand nombre de matériels et matériaux courants, de systèmes de mesure, d'outillage et de techniques de confection permettant de réaliser des expériences dans un simple laboratoire de physique de lycée, voire de collège.
  Il s'adresse à toute l'équipe de recherche : l'étudiant, en tant que chercheur, l'enseignant, en tant que directeur de recherche, les personnels de laboratoire... mais aussi tout lecteur curieux de physique abordée autrement.
  Les clés pour créer des expériences
  L'objectif de cet ouvrage est d'aider les scientifiques débutants à réaliser des expériences originales, du cadrage du sujet à la mesure, en passant par la conception et la confection. Plus de 600 photographies et schémas précis et commentés permettent d'illustrer la démarche à travers différentes conceptions d'expériences.
  Une approche didactique de la physique
  Grâce à une approche pédagogique claire et détaillée, les notions scientifiques et mathématiques utiles sont également présentées afin de pouvoir débuter dans chaque domaine de la physique et la rendre accessible à des jeunes souhaitant élaborer un projet d'expérience.
  L'auteur souhaite, à travers ce livre, habituer les apprentis chercheurs à découvrir par eux-mêmes une infinité de sujets d'étude à partir de phénomènes de la vie quotidienne.
  Public
  
  Étudiants L1, L2, CPGE toutes filières
  
  Lycéens et débutants
  
  Techniciens
  
  Enseignants physique, SI, SVT
Tables des matières
- - Concevoir et réaliser des expériences de physique
  - Initiation à la recherche Application aux TIPE, TPE et MPS Projets L1 et L2
  - François Petitet-Gosgnach
  - de boeck
  - PréfaceXI
  - Avant-proposXIII
  - Mode d'emploiXVI
  - Chapitre 1
    Introduction et cadrage du sujet1
  - 1 Introduction2
  - 2 Contraintes et spécificités du travail3
  - 3 Qu'est-ce que créer une expérience ?3
  - 4 Pour chercher et cadrer le sujet5
  - 4.1 Les différentes étapes de la recherche5
  - 4.2 Comment cadrer le sujet et se documenter7
  - 4.3 Comment exploiter et analyser un document scientifique (ADS)11
  - Chapitre 2
    Comment concevoir et réaliser17
  - 1 Le phénomène, ses équations maîtresses18
  - 2 Évaluer des ordres de grandeurs, comment dimensionner20
  - 2.1 Une étape indispensable20
  - 2.2 Observation de systèmes existants20
  - 2.3 Recherche dans des documents scientifiques21
  - 2.4 Ordre de grandeur expérimental : « essai préliminaire »21
  - 2.5 Exploitation des équations maîtresses en « ordre de grandeur »22
  - 2.6 Nombres adimensionnés24
  - 2.7 Réduction d'échelle, maquettes (« similitudes »)24
  - 2.8 Dimensionnement par la confection25
  - 3 Système de mesure26
  - 4 Le cahier des charges, fonctions, formes et liaisons, spécificité des matériaux28
  - 4.1 Comment établir un cahier des charges28
  - 4.2 Exemple du banc de traction30
  - 4.3 Spécificités des matériaux et des liaisons32
  - 5 La réalisation33
  - 6 Protocole expérimental35
  - 7 Exploitation et présentation du travail37
  - 7.1 La finalité du travail37
  - 7.2 Le suivi du travail37
  - 7.3 Confrontation des résultats à un modèle38
  - 7.4 Détermination des incertitudes40
  - 7.5 Présentation du travail42
  - Chapitre 3
    Comment produire et mesurer des grandeurs mécaniques45
  - 1 Pour maîtriser les géométries, positions, épaisseurs, courbures, directions46
  - 1.1 Mesure de dimensions (statique) du micromètres à 10 m46
  - 1.2 Mesure de position (quasi-statique)48
  - 1.3 Direction49
  - 1.4 Mesure de courbure50
  - 2 Pour étudier des mouvements50
  - 2.1 Système photodiode/laser50
  - 2.2 Potentiomètre rotatif55
  - 2.3 Mesures par induction60
  - 2.4 Acquisition d'images et vidéos64
  - 3 Comment exercer et mesurer les forces69
  - 3.1 Utilisation d'une balance70
  - 3.2 Les dynamomètres71
  - 3.3 Système masse/corde/poulie72
  - 3.4 Comment exercer une torsion73
  - 3.5 Comment décupler sa force74
  - 4 Comment guider en translation82
  - 5 Comment faire vibrer et osciller84
  - 5.1 Pour éviter de casser le système oscillant84
  - 5.2 Pour utiliser un haut-parleur85
  - 5.3 Système à induction86
  - 5.4 Comment réaliser un plateau oscillant86
  - 6 Pour comprendre la mécanique des mouvements88
  - 6.1 Pour décrire le mouvement d'un point88
  - 6.2 Qu'est-ce qu'une force ?89
  - 6.3 Le Principe Fondamental de la Dynamique (PFD), Théorème du Centre d'Inertie (TCI)91
  - 6.4 Pour décrire une rotation93
  - 6.5 Comment donner de l'énergie mécanique ?97
  - Chapitre 4
    Comment produire et mesurer des ondes103
  - 1 Qu'est-ce qu'une onde ?104
  - 2 Quelles sont les caractéristiques des ondes ?105
  - 2.1 La nature des ondes105
  - 2.2 Caractéristiques d'espace105
  - 2.3 Caractéristiques du temps105
  - 3 Mise en oeuvre de quelques ondes106
  - 3.1 Onde de compression dans un ressort106
  - 3.2 Onde dans un câble d'acier107
  - 3.3 Vibration d'un anneau110
  - 3.4 Onde acoustique aquatique112
  - 3.5 Ondes électromagnétiques centimétriques114
  - 3.6 Comment faire des vagues114
  - Chapitre 5
    Mouvements de fluides117
  - 1 Comment produire et mesurer des mouvements d'eau118
  - 1.1 Généralités et sécurité118
  - 1.2 L'écoulement de l'eau du réseau118
  - 1.3 L'écoulement gravitaire119
  - 1.4 Les pompes à eau120
  - 1.5 Conception et réalisation d'une circulation d'eau horizontale127
  - 2 Comment produire et mesurer des mouvements d'air130
  - 2.1 Systèmes de production131
  - 2.2 Systèmes de mesure135
  - 2.3 Conception et réalisation d'une soufflerie carénée137
  - 2.4 Conception et réalisation d'un caisson polyvalent139
  - 3 Pour débuter en mécanique des fluides141
  - 3.1 Qu'est-ce qu'un fluide ?141
  - 3.2 Pour comprendre la mécanique des fluides142
  - 3.3 Pour résumer et comparer les différents termes153
  - 3.4 Énergie, théorème de Bernoulli154
  - Chapitre 6
    Comment effectuer des expériences en thermodynamique157
  - 1 Pour comprendre l'énergie158
  - 2 Comment mettre en oeuvre l'agitation thermique159
  - 2.1 L'agitation thermique par un système vibrant160
  - 2.2 Pour faire diffuser des particules161
  - 3 Comment mesurer la température165
  - 3.1 Thermomètre à dilatation165
  - 3.2 Sondes Pt100 et thermocouples166
  - 3.3 Pour mesurer une température de surface168
  - 4 Pour connaître l'énergie interne, et mesurer la capacité calorifique173
  - 4.1 Définitions173
  - 4.2 Pour mesurer la capacité calorifique d'un système174
  - 5 Comment faire « du chaud » et « du froid »175
  - 5.1 Pour comprendre l'eau176
  - 5.2 Comment faire « du chaud »176
  - 5.3 Comment faire « du froid »183
  - 6 Comment faire des transferts thermiques191
  - 6.1 Diffusion, convection, rayonnement191
  - 6.2 Comment mettre en oeuvre les transferts thermiques par diffusion192
  - 6.3 Mesure de lambda par résistance ou conductance thermique194
  - 6.4 Mesure de diffusivité, régime variable199
  - 6.5 Comment mettre en oeuvre les transferts thermiques par convection202
  - 6.6 Le rayonnement206
  - 7 Comment mettre en oeuvre des échangeurs thermiques208
  - 7.1 Le principe des échangeurs208
  - 7.2 Pour fabriquer un échangeur double-flux inversé bas débit209
  - 7.3 Pour fabriquer une VMC double-flux croisés haut débit210
  - Chapitre 7
    Exploitation des signaux électriques213
  - 1 Pour comprendre l'électronique214
  - 1.1 Les potentiels et les courants214
  - 1.2 Pourquoi traiter les tensions ?215
  - 1.3 Opérations de base en électronique216
  - 2. Comment mettre en oeuvre les traitements électroniques221
  - 2.1 Faire des essais avant221
  - 2.2 Comment amplifier un signal222
  - 2.3 Filtrage224
  - 3 Mise en oeuvre d'un capteur et transmission des données227
  - 3.1 Exemple d'un capteur, l'accéléromètre227
  - 3.2 Émetteur/récepteur228
  - Chapitre 8
    Les matériaux et leur mise en oeuvre231
  - 1. Généralités sur les matériaux232
  - 2 Bois et dérivés233
  - 2.1 La structure du bois233
  - 2.2 Pour débuter en résistance des matériaux (RDM)237
  - 2.3 Travail en traction/compression237
  - 2.4 Cisaillement, dureté240
  - 2.5 Flexion et flambement241
  - 2.6 Règle de base pour utiliser le bois en structure243
  - 3 Béton, mortier, ciment244
  - 3.1 Présentation244
  - 3.2 Propriétés245
  - 3.3 Mise en oeuvre et utilisation en laboratoire247
  - 4 Le verre, et son utilisation248
  - 4.1 Propriétés248
  - 4.2 Découpe et perçage du verre250
  - 4.3 Collage d'une cuve en verre250
  - 5 Le sable253
  - 5.1 La granulométrie et son utilisation253
  - 5.2 Les forces dans le sable253
  - 6 Les matières plastiques255
  - 6.1 Les plastiques255
  - 6.2 Polystyrène256
  - 6.3 Le PVC258
  - 7 Métaux259
  - 8 Autres matériaux261
  - 9 Systèmes d'assemblage261
  - 9.1 Par serrage261
  - 9.2 Clouage, vissage, boulonnage263
  - 9.3 Collages265
  - Chapitre 9
    Outillage minimal et utilisation269
  - 1 Principes physiques des machines270
  - 2 Perceuse, perceuse à colonne et accessoires271
  - 3 Meuleuse d'angle, disqueuse, ou tronçonneuse à matériaux274
  - 4 Touret à meuler276
  - 5 Scie à onglet et scie sur table278
  - 6 Scie sauteuse279
  - 7 Ponceuse à bande280
  - Chapitre 10
    Lexique physique et outils mathématiques281
  - 1 Pour décrire un système282
  - 1.1 Notation282
  - 1.2 Le système282
  - 1.3 L'extérieur (d'un système)282
  - 1.4 Grandeur282
  - 1.5 Extensif et intensif282
  - 1.6 Grandeurs conjuguées283
  - 1.7 Variation d'une grandeur delta (delta)283
  - 1.8 Reçu et donné, échangé283
  - 1.9 Système ouvert et fermé283
  - 1.10 Isolé283
  - 1.11 Équilibre283
  - 2 Pour décrire les variations au cours du temps284
  - 2.1 Le temps284
  - 2.2 Fonction du temps, grandeur variable284
  - 2.3 Variation instantanée, dérivée (du temps)284
  - 2.4 Stationnaire, permanent285
  - 2.5 Harmonique, sinusoïdal285
  - 2.6 Oscillateur harmonique286
  - 2.7 Spectre d'une grandeur G(t)287
  - 2.8 Exponentielle, stable, instable287
  - 2.9 Équation différentielle288
  - 2.10 Équation différentielle du premier ordre288
  - 2.11 Généralisation mathématique289
  - 3 Pour décrire l'(es) espace(s)289
  - 3.1 L'espace289
  - 3.2 Isotrope290
  - 3.3 Repère, paramétrage en espace290
  - 3.4 Vecteur290
  - 3.5 Fonction de l'espace, grandeur de l'espace291
  - 3.6 Réduction de dimensions291
  - 3.7 Uniforme292
  - 3.8 Gradient292
  - 3.9 Champ292
  - 3.10 Grandeur volumique, surfacique, linéique293
  - 3.11 Intégration d'espace293
  - Bibliographie295
  - Index des travaux297
  - Index alphabétique301
Origine de la notice:
- Electre