Introduction 

Stage PNF - Nantes mars 97 : 
"L'apport de la simulation dans les apprentissages expérimentaux" 
Intervention de JP Sarmant IGEN   http://www.educnet.education.fr/phy/pratiques/materiel/simulation/ 
 

Journées IPSP - Montpellier mars 98 : 
Exposé d'Alain Durey : "De nouveaux outils supports de modélisation et de simulation"

3 exemples d'utilisation d'Interactive Physique

Université d'Eté organisée en juillet 99 par l'UdP :
Un atelier présentait un travail effectué avec des élèves de première S sous la conduite de 2 professeurs (hors temps scolaire)

Sites Internet à visiter :  http://www.interactivephysics.com/ 

- INRP : http://www.inrp.fr/Tecne/Acexosp/Actsimul/Introsim.htm#IP

- Site de Pierre Guidicelli  (très riche, téléchargement)  http://pierre.guidicelli.free.fr/ipanim/index.php 
trois vidéos montrant l’utilisation du logiciel

Université de Californie A. John Mallinckrodt :
http://www.intranet.csupomona.edu/~ajm/ip.html  scénarios originaux (en anglais) nombreux fichiers à télécharger.

Interactive Physics est un produit de Knowledge Revolution's distribué en France par Phylab (Tél 01 69 49 69 59)
Il existe actuellement 2 versions d'Interactive Physique (IP) : 

• version 2.5 en français
• version 3 en anglais (version monoposte à environ 2000 F)

Il faut noter qu'actuellement les fichiers de simulation (.IP) sont incompatibles entre les 2 versions.
Le logiciel est recommandé par le MEN : reconnu d'intérêt pédagogique.
2 exemplaires de la version 2.5 ont été fournis aux académies (un exemplaire est déposé au CRDP de Nancy)
Un processeur type Pentium est nécessaire.
Une prise en main est disponible sur le site de l'académie de Besançon (P.Durand)

Il s'agit d'un logiciel de simulation en mécanique du solide (2D) qui s'appuie sur les lois de la mécanique newtonienne. Toutes les grandeurs physiques (scalaires ou vectorielles) sont accessibles sous forme numérique ou graphique. L'utilisateur peut également créer ses propres grandeurs. Les forces électrostatiques peuvent être prises en compte ainsi que divers champs.
Le moteur de la simulation utilise les techniques d'intégration numérique :
Euler, Runge Kutta 4 … Il est possible de paramétrer le pas et la précision.

Quelques pistes concernant les usages pédagogiques du logiciel :

• Utilisation sous forme d'imagiciel : visualisation dynamique des grandeurs physiques comme la vitesse, l'accélération, les forces, l'énergie. Possibilité de changer de référentiels.
• Utilisation sous forme d'activités où l'élève est amené à expérimenter sur modèle : conception, analyse des données, modification de paramètres, formalisation des résultats.

Petite visite guidée

Le logiciel s'apparente à un logiciel de dessin en mode création (mode édition) Une barre d'outils (avec palette déroulante) permet de créer à la souris des objets physiques : objets massiques, points, contraintes La création d'objets utilisateurs passe par la barre des menus : compteurs, dispositifs de contrôle, texte, … Pour lancer la simulation il suffit de cliquer sur le bouton Exec (ou Ctrl-R) Pour réinitialiser il suffit de cliquer sur le bouton Reinit (ou Ctrl-T) Un lecteur de bande situé en bas de la fenêtre, permet de se déplacer dans la simulation. Par défaut, le pas d'animation est de 0,02 s.

Les OBJETS MASSIQUES

Création d'objets massiques : avec l'outil Rectangle, Cercle ou Polygone

L'outil flèche permet de sélectionner l'objet pour le déplacer, l'effacer, modifier son aspect …
Un double-clic permet d'accéder d'afficher/modifier les paramètres initiaux (position, vitesse, …)
Dans la fenêtre Propriétés, tous les objets physiques (massiques ou non) sont accessibles grâce à la liste déroulante : les objets massiques sont désignés sous forme d'un tableau indicé (Mass[1], Mass[2], …)

Propriétés des objets massiques

Les objets massiques peuvent être animés d'un mouvement de rotation (V : vitesse angulaire)
Quelques propriétés modifiables :
coefficients de frottement (statique et de glissement)
élasticité assimilable à un coeff. de restitution (0 choc mou , 1 choc parfait. élastique),
Lors d'un choc entre 2 corps : c'est la plus petite des 2 élasticités qui est prise en compte,
charge électrique (10^-4 C par défaut) active seulement dans le monde Electrostatique,
moment d'inertie

Aspect de l'objet et Trace

Sélectionner l'objet puis menu Fenêtre Aspect
menu Monde Trace …
Ctrl-E permet d'effacer rapidement les traces après une réinitialisation

Mesures de grandeurs physiques

Après avoir sélectionné l'objet massique, on met en place des compteurs par le menu Mesure …Vitesse par exemple
La fenêtre qui apparaît est elle-même un objet (référencé sous forme d'un tableau indicé de la forme Output[1], Output[2], …) qui possède lui aussi des propriétés.

On peut choisir entre 3 modes de représentation : numérique, graphique, barre.(flèche en haut à gauche). Echelles automatiques par défaut ; 4 courbes maximum.

Dispositifs de contrôle et boutons de menu

Il peut être intéressant de faire varier les paramètres d'une simulation sans passer par la fenêtre des propriétés des objets (notamment si on utilise le mode spectateur en fournissant un fichier aux élèves)
Sélectionner l'objet à contrôler, puis menu Définition Nouveau dispositif de contrôle ou Nouveau bouton de menu
Remarquer que les objets créés sont référencés sous forme d'un tableau indicé de la forme Input[1], Input[2], …).

Ce sont des objets qui permettent par exemple de relier entre eux des objets massiques et de réaliser des dispositifs proches de la réalité.
4 types de contraintes sont disponibles dans la barre d'outils :

• Contraintes linéaires : ressorts, câbles, barres, amortisseurs, poulies, actionneurs
• Contraintes de rotation : moteurs, engrenages, ressorts spiraux, amortisseurs de rotation
• Liaisons : axiales, rigides, guidées
• Forces et Moments

Les objets contraintes sont référencés sous forme d'un tableau indicé de la forme Constraint[1], Constraint[2], …). Ils possèdent des propriétés comme les objets précédents.

1. Créer un objet massique de type Cercle, poser un point sur le fond, prendre un câble et l'attacher entre le point et le centre d'inertie du cercle. Vérifier la liaison en déplaçant l'objet massique et lancer la simulation
2. Procéder comme précédemment mais utiliser un ressort à la place du câble. On peut modifier les propriétés du ressort (type de force de rappel, longueur à vide, raideur)
3. Créer l'objet massique et modifier ses coefficients de frottement
4. menu Monde Pesanteur Aucune
5. Sélectionner l'outil Force
6. Déplacer le pointeur à l'endroit où doit se trouver son point d'application sur l'objet massique
7. Déplacer le pointeur en maintenant le bouton enfoncé de façon à créer la force. Modifier éventuellement les propriétés de la force
8. Simuler en laissant la trace du CDI

A EXPLORER EN VRAC

Le menu Vue Espace de travail (les commodités) Le menu Vue taille de la vue l'échelle de représentation Le menu Monde créer un monde !

L'option Monde Pesanteur Planétaire est particulièrement originale

 Il est possible de créer son propre champ …magnétique par exemple

Les Référentiels 
Par défaut, le référentiel est la base, mais il est possible de changer de référentiel :
Menu Vue Nouveau Référentiel …
Les référentiels peuvent être des points, le CDI du système et les objets massiques.

Par l'utilisation de formules (dont la syntaxe doit être respectée), il est possible de personnaliser les compteurs, ainsi que les contraintes imposées aux objets.

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