« La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques » Thématique « La modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques » 10 décembre 2015

2 exemples « Salle de spectacle » « Onde caténaire »

Salle de spectacle : éléments de fiche de séquence « Famille » de séquence Agencer un espace « Comment aménager une salle de spectacle » Problématique Positionnement temporel Début de cycle 4 Compétences « principales » Associer des solutions techniques à des fonctions Utiliser une modélisation pour comprendre, formaliser, partager, construire Investiguer, prouver Simuler numériquement la structure d’un objet Interpréter le comportement de l’objet technique et le communiquer en argumentant

Salle de spectacle : éléments de fiche de séquence- suite Organisation possible de la séquence Séance 1 "Qu'est ce qu'un « ERP » et quelles sont les différents espaces d’une salle de spectacle ? » Séance 2 "Comment prendre en compte les différentes contraintes pour agencer une salle de spectacle ? » Séance 3 « Quelles propositions d’agencement pour cette salle de spectacle ? » Eléments de synthèse Dans la conception d’un objet technique il est indispensable de prendre en compte les contraintes liées à son fonctionnement et à sa sécurité. Pour représenter des solutions à un problème technique, le croquis ou l’outil numérique 3D sont très utiles pour faciliter la compréhension. Un espace réel peut être représenté par un modèle. Des simulations (virtuelles) sont possibles sur ce modèle – Ici, par exemple, le passage des personnes à mobilité réduite. La simulation facilite la résolution de problèmes techniques en permettant de prévoir les fonctionnements réels. Eléments de synthèse - Prendre en compte les contraintes liées au fonctionnement et à la sécurité - Représenter des solutions et faciliter leur compréhension - Simuler pour prévoir et résoudre.

Salle de spectacle : ressource numérique disponible Equipement de la salle Simulation Test d’aménagement Démonstration Modélisation Autres thématiques possibles : Design, Innovation et créativité ; les objets et systèmes techniques et les changements induits dans la société Le film est commenté. « Monde économique et professionnel » car maintenant, pour un certain nombre de métiers, il faut adapter les postes de travail au handicap Les liens interdisciplinaires : Sciences technologie et société ; Corps, santé, bien être et sécurité ; Monde économique et professionnel.

Onde / Caténaire : éléments de fiche de séquence Mesurer une performance, une grandeur physique « Famille » de séquence « Comment se propage une onde mécanique ? » Problématique Positionnement temporel Fin de cycle Compétences « principales » Mesurer des grandeurs de manière directe ou indirecte Imaginer des solutions en réponse à un besoin Identifier le(s) matériau(x), les flux d’énergie sur un objet et décrire les transformations qui s’opère Simuler numériquement la structure et/ou le comportement d’un objet Utiliser une modélisation pour comprendre, formaliser, partager, construire, investiguer, prouver Interpréter le comportement de l’objet technique et le communiquer en argumentant

Animation « Chevaucher l’onde » Pack ressources LGV  Vidéo présentant toutes les fonctionnalités de l’animation « Chevaucher l’onde » du pack ressources LGV. 7

Onde / caténaire : éléments de fiche de séquence- suite Organisation de la séquence Imprégnation Séance 1 Découverte des phénomènes physiques Comment les sciences et la technologie permettent de réaliser des transports plus performants ? Découverte de l’onde de la caténaire Découverte du mur de la caténaire Séance 2 Comment modéliser le comportement de la caténaire ? Modéliser – Quantifier les écarts Séance 3 Cette séquence se découpe en 4 séances. Améliorer les performances Comment chevaucher l’onde de la caténaire ? Proposition d’autres solutions techniques Vérification et validation des nouvelles solutions Séance 4 Cristallisation Synthèse 8

Séance 2 : modéliser – quantifier les écarts   Un diapositive expliquent un peu plus en détail le contenu de la séance 2 : Modéliser – Quantifier les écarts. Cette séance prend appuie sur l’outil numérique disponible dans le laboratoire: logiciel Multiphysique (sinusPhy, Scilbab,….), Solidworks, Tableur Excel (édition de graphique et de loi comportementale). Les modèles numériques sont fournis à tous les élèves. Les élèves modéliseront (de façon simple et encadré), simuleront et pourront déduire un modèle comportemental. Les écarts entre cahier des charges et simulation pourront alors être définis. 9

Conclusions La « modélisation et la simulation des objets et systèmes techniques » est traitée avec progressivité du cycle 3 au lycée. Simuler le comportement d’un objet Identifier des écarts entre modèle et réel Représenter un objet Modéliser le fonctionnement d’un objet Décrire un objet Passer des objets élémentaires aux systèmes complexes en utilisant des outils de plus en plus complets et des connaissances scientifiques affinées. Interroger les hypothèses Modéliser la structure d’un objet Modéliser pour construire Simuler pour prévoir

Ressources numériques disponibles Pack ressources LGV http://lgv.asco-tp.fr/ Les animations numériques permettent de rendre ludiques les approches et de traiter des sujets qui ne peuvent être observés que difficilement dans le réel D’autres thèmes peuvent être travaillés autour de « Chevaucher l’onde ». Les liens interdisciplinaires existent. D’autres animations, jeux sérieux et séquences pédagogiques sont disponibles gratuitement sur le Pack ressources LGV (partenariat rectorat de l’académie de Poitiers, l’entreprise COSEA et l’association ASCO TP). Jeu sérieux Animation Le Son Animation Les Vibrations Chevaucher l’onde 11