Portrait de cathyb

Collaboration avec les technologies

Le mouvement est uniforme

Par Cathy Beye. Le 15 Juin 2017

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     Abdelhamid Amghar, enseignant en sciences de la nature au Cégep Beauce-Appalaches, nous présente de nouvelles manières d’utiliser le Smart Cart à des fins pédagogiques. En effet, cet objet muni de 4 capteurs de mouvements a conquis l’enseignant pour les multiples possibilités d’apprentissage qu’il offre.

La petite histoire….

     Dans des expériences précédentes, le Smart Cart a été utilisé comme environnement numérique d’apprentissage du mouvement oscillatoire harmonique. Cette fois-ci, Abdelhamid Amghar a testé l’enseignement du mouvement rectiligne uniformément accéléré (MRUA), du principe de conservation de l’énergie et celui des forces de frottement ainsi que des lois de Newton. L’enseignant dispose donc d’un  Smart Cart (+/- 200 CAD$), d’un téléphone intelligent (iOS, Android) sur lequel est installée l’application Sparkvue (gratuite), et d’une base pour maintenir un mouvement rectiligne. Ces démonstrations peuvent tout autant se faire pendant le cours théorique grâce à leur faible demande logistique, qu’en laboratoire de sorte que les étudiants puissent être évalués.

Les expériences

Mesure du MRUA avec lestage:

     Le Smart Cart (247,16g), lesté d’une masse de  499,84g,  est installé sur une base. Par un système de poulie qui occasionne très peu de frottements, l’objet pesant désormais 747g est mû grâce au contrepoids d’une masse de 10g qui lui est attachée. Le mouvement est uniformément accéléré avant que la masse de 10g ne touche le sol. Ce sont ces données des capteurs du Smart Cart qui sont recueillies et envoyées à l’application mobile Sparkvue,  permettant de mesurer la position à une dimension d’un corps en MRUA. 

image du Smart Cart actionné par la poulie

Illustration du dispositif (courtoisie d’Abdelhamid Amghar)                         



courbe positioncourbe vitesse
Accélération 
  • a_expérimentale=0,135m/s2
  • a_théorique=0,130m/s2
  • %e=4%
Principe de conservation de l’énergie
  • Variation de l’énergie cinétique
∆K= 0,0790J
  • Variation de l’énergie potentielle
∆U=-0,0795J
  • ∆K+∆U=0,0005J
Illustration des données du Smart Cart (courtoisie d’Abdelhamid Amghar)



Mesure du MRUA et du MRU sans lestage:

Le même mode opératoire est repris, mais cette fois-ci avec uniquement la masse du Smart Cart. De plus, l’enseignant recueille les données du mouvement avant et après que la masse de 10g ait touché le sol. Cela lui permet de mesurer respectivement le MRUA et le mouvement rectiligne uniforme (MRU). Ce dernier mouvement met en exergue  les lois de Newton puisqu’aucune force ne meut le chariot connecté. 

courbe positioncourbe vitesse
courbe position et vitesse
Accélération 
  • a_expérimentale=0,383m/s2
  • a_théorique=0,381m/s2
  • %e=0,3%
Principe de conservation de l’énergie
  • ● Variation de l’énergie cinétique
∆K= 0,0300J
  • ● Variation de l’énergie potentielle
   ∆U=-0,0315J
  • ∆K+∆U=0,0015J
Illustration des données du Smart Cart (courtoisie d’Abdelhamid Amghar)

Ce que cela lui inspire….

     Abdelhamid Amghar, interrogé sur sa perception de cette méthode d’enseignement, insiste encore sur les avantages du côté visuel de la démarche. De plus, l’enseignant dispose de données immédiates : « c’est très rapide à exécuter, on peut répéter l’expérience à l’envie et changer les variables. Cela donne une grande liberté d’exploration alors qu’avec la table à coussin d’air, pour obtenir les mêmes données, cela prend beaucoup plus de temps ». L’enseignant apprécie également la facilité du partage des données que permettent ces technologies numériques. Autant de points forts qui peuvent ajouter à la motivation des étudiants. 

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