Suivez le récit des aventures de petits physiciens en "herbe" à Toulouse. Vous découvrirez comment ils se sont battus face au destin dans un Univers hostile au sud de la France...

Dimanche 28 avril :

Après une heure de vol, nous sommes enfin arrivés à Toulouse à 13h30. Il nous a fallu encore attendre plus d’une heure et demie à l’aéroport pour prendre un bus nous amenant à l’hôtel des Ambassadeurs.
Nous nous sommes ensuite répartis les chambres et nous nous sommes installés.
L’après-midi, nous avons visité un festival consacré aux jeux. Puis, nous avons eu l’autorisation de sortir le soir pour aller explorer Toulouse et aller manger.

Lundi 29 avril :

Nous nous sommes levés assez tôt et après avoir pris un bon petit déjeuner, nous nous sommes mis en route pour aller visiter la Cité de l’Espace. Nous avons reçu un ticket qui nous permettait d’entrer et de sortir à notre aise et avons commencé la visite en fin de matinée.
Premièrement, nous avons visité le rez-de-chaussée de la cité. Dans cet étage, il y avait beaucoup de choses qui faisaient allusion à la force de gravitation qu’exercent généralement les planètes sur d’autres objets. Nous pouvions faire quelques expériences qui nous démontraient cela, comme par exemple une sorte d’entonnoir dans lequel nous laissions rouler des pièces qui en fonction de leur masse tournaient longtemps ou au contraire ne tournaient que très peu de temps dans l’entonnoir.
Ensuite, nous avons visité le premier étage. Cet étage nous montrait surtout comment et avec quoi les astronautes se lancent à la conquête de la Voie Lactée, notre galaxie, notamment grâce à la naissance de la fusée. Nous pouvions aussi utiliser des simulateurs qui nous montraient par exemple comment se déplace un astronaute dans l’espace ou bien comment et de quoi est constitué le sol de la planète Mars.
Pour finir la visite du bâtiment, nous avons visité le deuxième et dernier étage. Nous avons pu y découvrir des films qui traitaient pour la plupart de la théorie de la relativité d’Albert Einstein. Il y avait aussi des petites installations qui recréaient les constellations les plus connues.
Puis, toujours à la Cité de l’Espace, nous sommes allés manger et avons repris notre visite. Nous avons regardé deux films. Le premier était projeté en 3D et racontait comment nous sommes parvenus à améliorer notre vision de l’Univers grâce aux perfectionnements apportés à plusieurs reprises sur le télescope spatial Hubble. Dans le film, on accompagne justement la dernière équipe d’astronautes à avoir effectué des réglages sur celui-ci.
Pour ce qui est du deuxième film, je sais qu’il s’agit d’un film décrivant notre Univers. Mais pour être sincère, je ne l’ai presque pas vu car je tombais de fatigue ce jour là, il faisait terriblement chaud.
Le soir venu, nous sommes de nouveau allés manger tous ensemble dans un restaurant toulousain pour y goûter des spécialités locales.

Mardi 30 avril :

Nous avons visité un peu la ville de Toulouse. Nous sommes allés entre autres à la place Capitole ou encore à la Salle des mariages et avons pu « admirer » de magnifiques statues et de très beaux tableaux. Nous sommes aussi allés dans le Couvent des Jacobins. Puis, les professeurs nous ont libérés pour le reste de la journée.

Mercredi 31 avril :

Ce jour là, les professeurs nous ont préparé une matinée « spécial physique », autrement dit : un cours de rattrapage.
En effet, nous devions nous remettre dans le bain.
Nous avons donc fait des groupes de cinq ou six élèves de deuxième et de troisième année mélangés. L’étape suivante consistait à résoudre quatre problèmes en rapport avec les lois de Newton, des exercices de dynamique que nous avons bien entendu résolus haut la main. ^^
Cela étant fait, nous sommes allés nous préparer pour la deuxième visite : les ateliers d’Airbus.
Nous avons pris deux bus. Après quoi nous sommes arrivés en plein milieu de nulle part et avons dû parcourir une distance non – négligeable sous un soleil de plomb (la preuve en est que certains d’entre nous avons enlevés nos t-shirts tellement la chaleur était insupportable).
Une fois arrivés à destination, nous avons reçu une carte de visiteurs qui nous permettait d’avoir accès au le site.
Nous avons commencé par visiter le Concorde, premier avion de ligne supersonique pouvant dépasser Mach 2. Grâce à cet avion, il était possible d’effectuer le trajet Paris – New York aller-retour en une journée ! Malheureusement, nous ne pouvons plus faire cela car le Concorde n’a plus l’autorisation de voler depuis 2003 pour diverses raisons dont des raisons écologique.
La guide nous a ensuite montré un film dans lequel nous pouvions voir un vol test du Concorde.
Après cela, nous nous sommes rendus dans le bâtiment dans lequel l’assemblage des A380 a lieu.
Les pièces de l’Airbus A380 proviennent principalement de l’Angleterre, l’Allemagne, l’Espagne et la France elle-même.
Les avions sont assemblés à Toulouse dans quatre salles différentes et sont finalement exportés dans les pays les ayant commandés.
La visite terminée, nous sommes tous allés au KFC.
Le soir venu, nous sommes sortis une dernière fois car c’était le dernier soir de notre séjour à Toulouse.

Jeudi 1 mai :

Jeudi matin, nous avons fait nos bagages et avons rendu les clés de nos chambres. Nous nous sommes ensuite rendus à l’aéroport en bus. Finalement, nous avons acheté quelque chose à grignoter en attendant l’avion de retour.

Conclusion :

Tout au long de ce voyage, nous nous sommes bien amusés.
Nous avons appris pas mal de choses grâce aux visites. Cependant, j’ai trouvé dommage que l’on n’ai pas pu prendre de photos chez Airbus.
Pour tout le reste, il n’y a rien à redire. La nourriture était bonne et les horaires de travail assez flexibles. Je dirais que ce voyage a été un succès !

Le logiciel Stella permet de résoudre numériquement des problèmes qui font intervenir des équations différentielles sans qu’il soit nécessaire d’en parler. Le saut à l’élastique par exemple peut être traité en utilisant uniquement la relation fondamentale de la dynamique F=ma.

On souhaite étudier un saut à l’élastique depuis le barrage-voûte hydroélectrique de Contra, haut de 220 m et situé dans le val Verzasca au Tessin. Un homme de masse m saute du haut du barrage. Il est soumis à la force de pesanteur et à une force de frottement proportionnelle à la vitesse Ffrott=-bv. On fixe l’origine z=0 de l’axe orienté vers le bas à la hauteur du tremplin. Une force de rappel Frappel=-k(z-z0)) commence à agir dès que l’élastique est tendu. z0 désigne la position du sauteur lorsque la force de rappel commence à agir.

Après une chute de 5 secondes, l’élastique est tendu et la force de rappel commence à agir. Sachant que le sauteur quitte le tremplin avec une vitesse initiale nulle, calculez :
– la vitesse du sauteur après 5 secondes
– la longueur de l’élastique au repos
– la fréquence de l’oscillation amortie
– la hauteur à laquelle se trouve le sauteur une fois à l’arrêt
– l’allongement maximal de l’élastique
– la distance minimale entre le sauteur et le sol.

Données numériques : g=10 m/s2, m=70 kg, b=14 kg/s et k=70 N/m

Utilisation de Stella

Le logiciel permet de résoudre numériquement le problème et de calculer les réponses avec le modèle suivant :

Définition des relations

vitesse(t) = vitesse(t - dt) + (a) * dt
INIT vitesse = 0
INFLOWS:
a = IF TIME < 5 THEN  (-b*vitesse)/m+g ELSE (-k*(z-z0)-b*vitesse)/m+g
z(t) = z(t - dt) + (v) * dt
INIT z = 0
INFLOWS:
v = vitesse
b = 14
g = 10
k = 70
m = 70
z0 = 91.97

N.B. La valeur de z0 s’obtient en simulant la chute sur une durée de 5 s. La valeur indiquée a été obtenue par la méthode de Runge-Kutta d’ordre 4 avec un pas dt=0.1 s.

Pour en savoir plus
– Saut à l’élastique : équations différentielles et solutions générales

Voir aussi :
– L’oscillateur harmonique
– Oscillateur harmonique
– Rotation et oscillation
– Circuit électrique et oscillateur harmonique
– Oscillations
– Exercices sur les oscillations harmoniques