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PHYSIQUE

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5 Systeme d’Acquisition de Donnees
Objectifs:
  • Acquisition de données inhérentes à l’expérience en question
  • Application du système d’acquisition à la physique, à la chimie et à la biologie
  • Récolte en temps réel et à distance des données expérimentales
  • Possibilité de traitement des données avec des calculs préétablis et représentation graphique de celles-ci
  • L’enregistreur de données (datalogger), le logiciel et les capteurs peuvent être utilisés pour plusieurs expériences et plusieurs sections expérimentales
  • Le professeur peut réaliser une expérience à partir de son poste et montrer les résultats à toute la classe en recourant à la projection de données, des calculs, des graphiques.

Equipement:
Le système proposé est un système pour l’acquisition, l’analyse et la représentation des données expérimentales; il comprend:
  • Le système d’acquisition de données (datalogger)
  • Le logiciel de supervision et de gestion des données
  • Des capteurs incorporés dans l’enregistreur de données (datalogger) se référant à: tension, courant, puissance électrique, température, luminosité, champ magnétique, pression absolue des gaz, générateur de signaux
  • Capteurs externes à relier au système, se référant à: capteur de distance, capteur d’accélération, capteur de force, capteur de passage, capteur de charge électrique, thermocouple, capteur de fl ux hydraulique, capteur de son, capteur de pression différentielle, capteur de tension différentielle, capteur de mouvement rotatif, capteur d’humidité
4 Kits Didactiques
Objectifs:
  • Présence en un seul kit de plusieurs expériences inhérentes à diverses branches de la physique comme la mécanique, l’électricité et le magnétisme, la thermologie et l’optique
  • Partie didactique avec description précise de chaque expérience
  • Possibilité d’étendre les kits didactiques à toute la classe organisée par groupes de 3-4 personnes, afi n que tous puissent réaliser les mêmes expériences
  • Chaque kit didactique met à disposition de 20 à 35 expériences spécifiques par branche

Equipement:
La proposition consiste en 4 kits didactiques différents, inhérents à:
  • Etude de la mécanique
  • Etude de l’électricité et du magnétisme
  • Etude de l’optique
  • Etude de la thermologie
54 Mecanique
Objectifs:
  • Mesure, méthodes de mesure et étalonnage de paramètres de base comme: longueur, poids, temps, température, pression
  • Etude de la composition de forces, force élastique, loi de Hooke, équilibre des moments, levier, plan incliné, poulies et cabestans
  • Détermination de la vitesse instantanée et moyenne d’un objet, accélération, détermination du mouvement linéaire ou rotatoire, détermination de la valeur de la constante gravitationnelle
  • Démonstration des lois de Newton, frottement statique et dynamique, concept de travail et énergie, mouvement harmonique
  • Energie potentielle et cinétique
  • Etude du mouvement rotatoire, moment d’inertie
  • Force centrifuge et centripète
  • Pendules et oscillations harmoniques
  • Propagation des ondes
  • Etude mécanique des fluides
  • Vibrations mécaniques, acoustiques

Equipement:
La proposition consiste en un certain nombre d’expériences de physique inhérentes à la mécanique de base, en particulier:
  • Equipements pour la mesure et l’étalonnage de paramètres comme: longueur, poids, temps, température, pression
  • Unités et appareils pour expériences de statique comme: composition et décomposition de forces, poulies, cabestans
  • Equipements pour l’étude des allongements élastiques
  • Equipements pour l’étude du mouvement linéaire ou rotatoire
  • Equipements pour l’étude du mouvement et des oscillations harmoniques
  • Equipements pour l’étude de la force centripète et centrifuge
  • Equipements pour l’étude de la mécanique des fluides
  • Equipements pour l’étude des sons et de l’acoustique
13 Optique
Objectifs:
  • Détermination de la longueur d’onde grâce à des grilles de diffraction
  • Détermination de l’indice de réfraction, du pouvoir de résolution de la grille de diffraction
  • Etude des lois de la réfl exion et de la réfraction
  • Observation de l’interférence entre deux sources de lumière
  • Démonstration des franges d’interférence de Young
  • Démonstration de la diffraction de Fresnel
  • Concepts de polarisation de la lumière monochromatique
  • Démonstration de l’effet Kerr
  • Applications pratiques d’optique: fibres optiques

Equipement:
La proposition consiste en un certain nombre d’expériences de physique inhérentes à l’optique géométrique et ondulatoire, en particulier:
  • Kit de spectrométrie
  • Appareils pour l’étude de la réfl exion et de la réfraction
  • Bancs pour l’étude de l’optique ondulatoire
  • Bancs optiques pour l’étude de l’interférence et de la diffraction
  • Interféromètre de Michelson
  • Banc optique pour l’étude de l’effet Kerr
  • Polarimètre
  • Appareils pour l’étude d’applications pratiques de l’optique
32 Thermodynamique
Objectifs:
  • Etude du transfert de chaleur par conduction (linéaire ou radiale), convection, échange de chaleur rayonnante, rayonnement
  • Expansion thermique dans les solides, dans les liquides
  • Etude des lois des gaz parfaits (loi de Boyle et Gay-Lussac), calcul des chaleurs spécifiques, étude de la loi des gaz dans les conditions adiabatiques
  • Théorie cinétique des gaz
  • Etude de la conductivité thermique dans les solides et obtention de l’équilibre thermique
  • Etude des transitions de phase: tension de vapeur d’eau, hausse du point d’ébullition, abaissement du point de congélation de solutions
  • Thermodynamique appliquée

Equipement:
  • Banc de base de type modulaire pour l’étude du transfert de chaleur comprenant différents modules pour l’étude de la conduction linéaire et radiale, de l’échange de chaleur rayonnante, de la convection, du rayonnement
  • Appareil pour l’étude de l’expansion thermique dans les solides et dans les liquides
  • Modèle pour l’étude de la théorie cinétique
  • Appareils pour l’étude de la loi des gaz
  • Appareils pour l’étude de la conductivité thermique et des processus d’obtention de l’équilibre thermique
  • Appareils pour l’étude de la transition de phase: point d’ébullition, point de congélation, tension de vapeur de l’eau
  • Moteur Stirling
40 Electricite et Magnetisme
Objectifs:
  • Etude de l’électrostatique: électrisation, induction électrostatique, électroscope, la charge électrique
  • Détermination de la capacité d’un condensateur et constante diélectrique
  • Etude et expérimentation des principes d’électricité: le circuit électrique, la résistance électrique, électrochimie, la charge électrique, le champ électrique
  • Etude et expérimentation des principes de magnétisme et d’électromagnétisme: les aimants, le champ magnétique, électromagnétisme, électrodynamique, induction électromagnétique
  • Concept d’énergie, travail et puissance électrique
  • Etude du fonctionnement de l’ampèremètre ou du voltmètre
  • Fonctionnement du pont de Wheatstone
  • Détermination du champ magnétique au centre de spires circulaires, loi de Biot Savart
  • Hystérésis magnétique: calcul de la coercibilité, rétentivité, saturation magnétique
  • Magnétisation et démagnétisation
  • Propriété des matériaux ferromagnétiques
  • Principe de fonctionnement d’un transformateur
  • Electromagnétisme: théorie d’Ampère, loi de Neumann, loi de Lenz
  • Mesure du résistivité de matériaux semi-conducteurs; jonctions p-n
  • Etude des principes d’électronique de base: diodes, transistors, condensateur, rectifi cateur, multivibrateur, circuits oscillants, circuits logiques

Equipement:
  • Machines pour l’étude de l’électrostatique: générateur de Van De Graff, machine de Wimshurst
  • Kit didactiques pour l’étude de la électrostatique, électromagnétisme, électricité 1 et 2
  • Expériences pour l’étude du champ magnétique et de l’hystérésis magnétique
  • Appareils expérimentales pour l’application du concept d’électricité et magnétisme: le transformateur, le sonnerie électrique
  • Appareils et kits pour l’étude de la électronique et matériaux semi-conducteurs
16 Structure Physique de la Matiere
Objectifs:
  • Détermination du rapport charge/masse de l’électron
  • Principes de quantifi cation de l’énergie
  • Effet photoélectrique
  • Détermination de la constante de Planck selon plusieurs méthodologies
  • Etude de la nature de l’électron grâce à la diffraction lectronique
  • Supraconductivité de certains matériaux
  • Dispersion Rutherford pour la découverte de la structure de l’atome
  • Dispersion Compton, production de paires, absorption de rayons gamma, activité de sources radioactives, rayons X, mesure de la radioactivité ambiante, rayons cosmiques
  • Détection de la radioactivité ambiante, temps de émissivité de sources radioactives
  • Démonstration de la propriété de décadence radioactive
  • Diffusion des particules alpha, bêta et électrons
  • Etude de l’effet Hall
  • Spectrométrie pour l’étude des rayons X

Equipement:
  • Appareils expérimentaux pour la détermination du rapport charge/masse de l’électron
  • Appareils expérimentaux pour l’étude de la quantifi cation de l’énergie grâce à l’expérience de Franck Hertz
  • Appareils pour la détermination de la constante de Planck à l’aide de la cellule photoélectrique ou de Leds
  • Appareils pour l’étude de la radioactivité (dispersion Rutherford, générateur d’isotopes, décadence radioactive, chambre de diffusion de particules alpha, bêta et électrons)
  • Spectromètres pour l’étude des rayons X
  • Appareil pour l’étude de l’effet Hall
10 Energie
Objectifs:
  • Etude de l’énergie hydroélectrique: énergie hydraulique, pertes de charge, rendement hydraulique, mécanique et électrique, puissance électrique
  • Etude de l’énergie éolienne; le générateur éolien
  • Etude de l’énergie solaire: cellules solaires, cellules photovoltaïques
  • Etude du principe de fonctionnement des cellules à combustible et applications
  • Etude des modèles de moteur: moteur électrique CC, dynamo, générateur de courant continu et alternatif
  • Etude des modèles de moteur à essence et diesel à 2 et 4 temps

Equipement:
  • Kit pour l’étude de l’installation hydroélectrique
  • Kit de génération éolienne
  • Mini-laboratoire d’énergie solaire
  • Système solaire – photovoltaïque – éolien
  • Cellules à combustible et applications
  • Modèles de moteur: électrique, dynamo, générateur de courant continu et alternatif
  • Modèles de moteur à 2-4 temps à essence et diesel

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