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 masse accrochée à un ressort constitue un oscillateur harmonique. Dans ce système, la masse est soumise à deux forces : son poids et la force de rappel due au ressort. Par un choix judicieux de l’origine de l’axe qui repère la position de la masse, il est possible de « neutraliser » la contribution du poids. L’examen du système peut alors se faire en considérant uniquement la force de rappel exercée sur la masse par le ressort lorsqu’elle s’écarte de sa position d’équilibre.

Considérons un ressort accroché au plafond. Suspendons une masse à l’extrémité libre du ressort et lâchons-la. Nous avons un oscillateur harmonique.

Repérons la position de la masse depuis deux systèmes de référence.

1. l’origine 0 du premier système coïncide avec l’extrémité libre du ressort « à vide » et l’axe Oy est vertical orienté vers le haut.
2. l’origine 0 de second système coïncide avec la position d’équilibre de la masse accrochée au ressort et l’axe Oh est vertical orienté vers le haut.

Accélération de la masse

1. Dans le premier système, si on accroche la masse au ressort, son accélération vaudra -g-ky/m
2. Dans le deuxième, son accélération est donnée par -kh/m.

En faisant coïncider l’origine de l’axe qui repère la masse avec sa position d’équilibre, on annule les forces qui agissent sur elle lorsqu’elle se trouve dans cette position (le poids est compensé par la force de rappel). La force exercée sur la masse pour n’importe quelle autre position ne dépend alors plus que de l’écart par rapport à cette position d’équilibre.

Premier modèle

L’origine de l’axe qui repère la position de la masse oscillante coïncide avec l’extrémité libre du ressort.

Équations du modèle

INIT v = 0
a = -g-k*y/m
INIT y = 0
flux_y = v
Ecin = m*v^2/2
Eelastique = k*y^2/2
Emec = Ecin+Eelastique+Epot
Epot = m*g*y
g = 9.8
k = 100
m = 0.5

Résultats

Énergies mises en jeu lors de l’oscillation de la masse : la somme de l’énergie cinétique, élastique et potentielle est constante et correspond à l’énergie mécanique du système

Deuxième modèle

L’origine de l’axe qui repère la position de la masse oscillante coïncide avec sa position d’équilibre.

Équations du modèle

INIT v = 0
a = -k*h/m
INIT h = 9.81*m/k
flux_v = v
Ecin = m*v^2/2
Eelastique = k*h^2/2
Emec = Ecin+Eelastique
k = 100
m = 0.5

Résultats

Énergies mises en jeu lors de l’oscillation de la masse : la somme de l’énergie cinétique de la masse et élastique du ressort est constante et est égale à l’énergie mécanique du système qui diffère de celle obtenue dans le premier modèle.

Pour les deux modèles

Run Spec: 
From: 0 
To: 1 
DT: 0.01 
Integration Method: Runge-Kutta 4.

Conclusion

Les deux modèles permettent de vérifier que l’énergie mécanique du système est conservée. Le deuxième modèle, en faisant coïncider l’origine de l’axe avec la position d’équilibre de la masse permet de « neutraliser » la contribution du poids et simplifie le problème. La seule force qui agit alors sur la masse est une force de rappel proportionnelle à l’écart par rapport à cette position d’équilibre.

Voir aussi
– L’oscillateur harmonique
– Rotation et oscillation
– Oscillateur harmonique
– Le saut à l’élastique
– Saut à l’élastique, cas général
– Circuit électrique et oscillateur harmonique
– Oscillations
– Exercices sur les oscillations harmoniques