La démarche expérimentale

introduction La méthode expérimentale = Prouver une hypothèse avec un protocole Test par des expériences répétées Obtention de données nouvelles Quantification/qualification des résultats Réponse à l’hypothèse ou non Expérience empirique ≠ expérience scientifique Ne répond pas à une base théorique simple Repose sur des faits passés

PrincipeS 1 Contrôle des paramètres et test d’hypothèses Modifier toujours un seul paramètre à la fois Expérimenter en laboratoire pour maîtriser au mieux les paramètres Exemple : « La lumière permet la croissance d’une plante » Les plantes seront soumises à des éclairages différents pour mesurer l’impact de ce facteur sur leur croissance Deux expériences seront faites en parallèle : CAS 1 Le témoin négatif : le paramètre à tester est inexistant (sans lumière) CAS 2 Le témoin positif : avec le paramètre à tester (avec lumière) pour être sûr que tous les éléments non testés sont opérationnels Conclusions en fonction des résultats : Pas de croissance dans les 2 cas => pas de conclusion : mauvaise manipulation Croissance que dans le cas 2 => hypothèse validée Croissance que dans le cas 1=> hypothèse réfutée Croissance dans les deux cas => pas de validation ni de refut de l’hypothèse

PrincipeS 2 Protocole expérimental Description exacte des conditions du déroulement de l’expérience Soumis à une analyse critique pour détecter des dérives Exemple : l’analyse d’échantillon d’eau dans des récipients en plastique fausseraient l’exactitude des résultats du fait de la migrations des additifs du plastique vers l’eau

PrincipeS 3 Etapes d’une expérience scientifique La préparation L’expérimentation L’évaluation  Pour construire un protocole il faut s’appuyer sur la connaissance : (1) du problème scientifique à résoudre, (2) des hypothèses formulées en réponse à ce problème à partir de la mise en œuvre de modèles scientifiques pertinents, (3) des conditions matérielles dans lesquelles s’inscrit la manipulation expérimentale (4) du niveau de détail requis pour l’écriture du protocole

PrincipeS 4 Réussite du protocole Évaluation du protocole d’expérimentation : Le protocole est exécutable : les paramètres des actions sont définis, le protocole est structuré et il respecte les contraintes matérielles et temporelles du TP Le protocole est communicable : il est adapté au niveau de l’exécutant, il prend une forme facilement lisible, et il contient les types d’information adaptés. Evaluation de l’expérimentation décrite par le protocole : L’expérimentation est pertinente : elle permet de répondre à la question posée. La réponse à la question est fiable : l’exactitude des résultats obtenus (justesse & reproductibilité) est contrôlée.

PrincipeS 4 Exemples d’essais mécaniques Essai de traction, essai de compression, essai de flexion. Mesure de dureté (la dureté Monin) Essais de viscosité (fluides), essais d'écoulement (poudres, suspensions), Essais de perméabilité (fluide à travers un milieu poreux, membrane) Essais de fluage (déformations différées dans le temps sous sollicitation constante) Essais de fissuration (propagation de fissures) Essais de fatigue (rupture par des sollicitations répétées, sous l'influence de facteurs physico- chimiques) Essais de crash test (véhicule lancé contre un obstacle) Essais de résistance aux séismes (bâtiments, ouvrages d'art) Essais de résistances d’assemblages

PrincipeS 4 Exemples d’essais laboratoire bois Arrachement de vis Détermination de dureté du bois Détermination du retrait et humidité du bois Détermination des mode de rupture d’un assemblage Fabrication du lamellé collé Flexion d’une poutre avec perçage Détermination de la masse volumique Classement visuel pour l’emploi du bois de structure

PrincipeS 4 Exemples d’essais laboratoire bois https://www.youtube.com/watch?v=N_-JAtlKq60 https://www.youtube.com/watch?v=5q2C3DC-Z1M https://www.youtube.com/watch?v=PtuRE3U2GnI https://www.youtube.com/watch?v=dQJRQO-9Ra4 https://www.youtube.com/watch?v=ggsBQR2nAh0

RESUME : la démarche expérimentale 1. Elle commence par une un problème. 2. L'observation permet de formuler une ou des hypothèses susceptibles de répondre au problème que l'on s'est posé précédemment. Attention !!! Une hypothèse n'est pas une question mais une affirmation qui peut être vraie (hypothèse sera validée) ou fausse (hypothèse non validée). 3. Il s'agit alors de concevoir puis de réaliser un protocole expérimental qui permettra de tester l'une des hypothèses que l'on a émises. 4. La quatrième étape consiste à présenter les résultats de l'expérience sous la forme d'un texte, d'un dessin, d'un tableau, d'un graphique... 5. Il faut ensuite expliquer les résultats obtenus : ( … donc …) 6. Si l'hypothèse est recevable tu as une réponse au problème. Tu pourras conclure quand tu auras testé éventuellement les autres hypothèses.

VOCABULAIRE Eprouvette : Témoin : Banc d’essai : Essai normalisé : Appareil dans lequel on fait des essais sur de petites quantités de matière Échantillon prélevé dans un lot, dans des conditions déterminées, et destiné à être soumis à des essais prévus dans les cahiers des charges concernant des fournitures de matériaux Témoin : Échantillon pour lequel un paramètre est bloqué permettant de conclure sur l’action ou non de ce facteur pour l’analyse des résultats Banc d’essai : Objet permettant d’éprouver et de mesurer des échantillons dans le but de l’analyse d’une expérience scientifique Essai normalisé : Essai répondant au protocole établit dans une norme