Cet article résume les 4 jours que les deux classes de physique OS ont passé en avril 2010 à Toulouse, ou la ville rose.
Lisez-le ! =D

Toulouse, avril 2010

Nous sommes partis de Genève dans un A319 et sommes arrivés dimanche après-midi à l’hôtel des Ambassadeurs de Toulouse. Le dimanche après-midi, nous avons visité festival du jeu, où nous avons pu par exemple jouer aux dames. Ensuite, nous sommes rentrés à l’hôtel pour nous installer, puis nous avons eu la soirée libre pour manger et visiter un peu les alentours.
Le lundi matin et après-midi, nous avons fait la première visite du séjour à la Cité de l’Espace de Toulouse. Tout d’abord, nous avons pu visiter les 3 étages de la cité, chaque étage ayant un « Thème » propre. Au rez, il y avait quelques expériences qui permettaient de comprendre le fonctionnement de la gravité dans l’espace. Par exemple, une sorte de jeu permettait de faire lancer une bille en métal, le but étant de la faire rouler le plus longtemps possible. A cet étage, il y avait aussi un petit film qui racontait l’historique de nos connaissances sur l’Univers. D’autre part, une fresque était consacrée à l’historique de la conquête de l’espace des simples avions aux fusées lunaires.
Le premier étage avait pour thème la vie dans l’espace. Une partie de l’étage était consacrée à la Lune. Il y avait des expériences, qui nous permettaient de découvrir plus ou moins comment on saute et marche sur la Lune, ainsi que des expositions qui nous expliquaient en détail comment se passent les expéditions lunaires. Une petite salle à part avait le sol constitué comme sur Mars, et quelques informations concernant la planète rouge.
Le dernier étage était le plus petit. La majeure partie des expositions parlaient de la relativité d’Einstein, et nous l’expliquait. Il y avait aussi quelques films à voir, ce qui nous permettait de comprendre le fonctionnement de ce que l’on appelle Espace-Temps. La conquête de l’Univers était aussi mentionnée ici.
Lors du lundi après-midi, nous avons vu deux films à la cité de l’Espace. Le premier, Imax, était en 3D et nous parlait d’une expédition d’astronomes dans une station orbitale. Le deuxième fut projeté dans un planétarium et nous décrivait l’Univers en partant d’une petite échelle, le système solaire jusqu’à une grande échelle, les galaxies.
J’ai trouvé la visite de la Cité de l’Espace très intéressante, et j’y ai appris plusieurs choses ! Il y a juste le film en 3D que j’ai trouvé légèrement … ennuyant. Tout le reste était très bien.
Le lundi soir, nous avons tous dîné dans le même restaurant « Le Gascon » qui nous a préparé des spécialités toulousaines, à savoir du canard préparé de diverses manières ainsi que du cassoulet.
Le mardi était une journée plus tranquille que la veille. L’après-midi fut consacrée à une visite culturelle de la ville. Notre tour a commencé au Capitole, place centrale de la ville. Nous sommes ensuite allés dans la salle des Illustres et la Salle du mariages, dans lesquelles sont entreposées plusieurs tableaux.
Après cela, nous nous sommes dirigés vers le Couvent des Jacobins, puis au Pont-Neuf et enfin dans la cour intérieure de l’hôtel Assezat.
La fin d’après-midi et la soirée du mardi furent à nouveau libres.
Le mercredi fut la journée la plus consacrée à la physique. En effet, nous avons fait une petite séance de consolidation de physique. Les enseignants ont préparé quatre problèmes en rapport avec nos visites à la cité de l’Espace, et, en groupe, nous avons dû réfléchir à un moyen d’en venir à bout. Ces derniers étaient principalement des questions de dynamique, et étaient appliqués à un avion, une fusée ou encore à des satellites.
Cette séance terminée, nous nous sommes alors rendus en bus et à pied jusqu’aux halles de montage du célèbre Airbus A380. Sur place, nous avons pu visiter tout d’abord l’ancien Concorde, avion supersonique pouvant atteindre une vitesse supérieure à Mach 2. Le Concorde n’est plus utilisée depuis 2003, car il ne satisfait plus les normes écologiques de l’aviation. Cependant, il reste toujours en tant que symbole de l’aviation moderne. (Source : Wikipédia, Article "Concorde)
Après la visite du Concorde, nous avons visionné un film nous montrant le premier vol test d’Airbus, puis nous avons pu ensuite visiter les halles de construction des avions A380.
Les différents matériaux composant l’avions sont produits en Allemagne, en France, en Espagne et en Angleterre. Ils sont ensuite acheminés jusqu’à Toulouse où ils sont assemblés dans quatre salles, puis, une fois terminés, envoyés dans leur pays de destination. Après cela, nous avons pu visiter une maquette d’une partie d’un Airbus.
J’ai trouvé la visite des Halles de Airbus bien dans l’ensemble, mais quelques moments furent assez ennuyants, en particulier le film. La guide par contre arrivait bien à parler et à nous décrire les choses concernant les avions. J’ai cependant trouvé cette visite moins intéressante que la Cité de l’Espace, entre autres car on y a appris moins de choses.
Une fois rentrés à l’hôtel, nous nous sommes d’abord reposés de la journée, puis nous sommes sortis pour profiter de notre dernière soirée à Toulouse tous ensemble.
Le jeudi matin, nous avons fini de préparer les bagages, puis avons quittés l’hôtel aux alentours de midi. Nous nous sommes alors rendus en bus jusqu’à l’aéroport. Une fois là-bas, nous avons eu une petite heure de libre pour acheter encore quelques dernières petites choses, et ensuite nous avons embarqué pour une heure de vol jusqu’à Genève.
En conclusion, j’ai trouvé le voyage hors-cadre à Toulouse très sympathique pour plusieurs raison.
Tout d’abord, les visites ont été dans l’ensemble intéressantes et enrichissantes, exceptés certaines.
Ensuite, le voyage a été une occasion d’une part de nous permettre de mieux nous connaître, et d’autre part de faire la connaissance de nouvelles personnes, celles de troisième année en l’occurrence.
De plus, nous avions assez de temps libre pour faire ce qu’on voulait ce qui était très agréable.
Bref, Toulouse a été un voyage cool ^^

Une cible initialement immobile dont l’abscisse x_0c peut être choisie se trouve à une certaine altitude. On souhaite l’atteindre depuis le sol à l’aide d’un projectile dont la position initiale coïncide avec l’origine du système d’axes Oxy. Sous quel angle et à quelle vitesse initiale v₀ faut-il lancer ce projectile pour atteindre la cible ?
N. B. Pour faire apparaître et utiliser une mini-application dans cette fenêtre, vous devez installer Wolfram CDF Player sur votre poste.

Il est possible de rendre compte de différentes manières du fait que, si la sarbacane vise la position initiale de la cible, le projectile l’atteint, quelle que soit sa vitesse initiale. Le modèle proposé ici permet une approche « expérimentale » de cette situation. L’utilisateur peut simuler le mouvement du projectile et de la cible (qui se rencontrent toujours) et obtenir les horaires des deux mobiles. Une fois qu’il a choisi un angle de tir, une vitesse initiale et éventuellement l’abscisse de la cible, le programme calcule son altitude. La simulation permet alors d’obtenir les horaires de la vitesse et de la position selon Ox et Oy des deux mobiles. Ces horaires peuvent être utilisés pour mettre en évidence les conditions nécessaires à une rencontre et illustrer les liens réciproques qui existent entre position, vitesse et accélération.

Pour atteindre la cible, il faut viser sa position initiale. La vitesse initiale du projectile est indifférente.

Le modèle

Ce modèle permet d’obtenir les horaires du projectile et de la cible.
L’utilisateur peut choisir la vitesse initiale du projectile, l’angle de tir et éventuellement l’abscisse de la cible. Le projectile atteint la cible dans tous les cas.

Exemples d’horaires

N. B. Pour tous les gaphiques qui suivent, l’axe horizontal est l’axe temporel.

L’horaire de la position du projectile (en bleu) sur Ox est une droite passant par l’origine. L’horaire de la position de la cible (en rouge) sur Ox est une constante. Lorsque le projectile et la cible se rencontrent, ils occupent la même position sur Ox.

Les horaires de la position du projectile (en bleu) et de la cible (en rouge) sur Oy sont des paraboles. Lorsque le projectile et la cible se rencontrent, ils occupent la même position sur Oy.

Ce graphique montre que l’accélération des mobiles selon Ox est nulle (pente des droites).

On peut remarquer sur ce graphique que les deux mobiles ont la même accélération (pente des droites).

Utilisation du modèle avec des élèves

Si le projectile atteint la cible, alors x_p=x_c et y_p=y_c. Une utilisation possible du modèle avec des élèves pourrait par exemple consister à leur demander de :
– simuler plusieurs tirs en variant les conditions initiales
– vérifier à l’aide des horaires de position du projectile et de la cible qu’il existe bien, pour chaque tir, un t positif tel que :

• x_p(t)=x_c(t) et
• y_p(t)=y_c(t)

– examiner les aires comprises entre les horaires de la vitesse selon Oy et l’axe temporel pour ce temps t (en comptant positivement l’aire située au-dessus de l’axe et négativement celle située au-dessous).

L’horaire de la vitesse de la cible selon Oy délimite, avec l’axe t, une aire qui correspond à un parcours. Ce graphique permet donc de trouver la position de la cible si on connaît sa position initiale.

L’horaire de la vitesse du projectile selon Oy délimite, avec l’axe t une aire qui donne la position du mobile.

– vérifier que l’aire située entre v_yp(t) et l’axe t est égale à la somme algébrique de h et de l’aire située entre v_yc(t) et l’axe t.

Equations du modèle