Expériences scientifiques sur les mathématiques

top of page

Ein Protokoll teilen?

Mathematik

Das Smartphone erweist sich als sehr interessantes experimentelles Instrument, um die in der Mittel- und Oberstufe erlernten mathematischen Konzepte in die Praxis umzusetzen. Schließlich ist es die Aufgabe der Mathematik, theoretische Werkzeuge zu schaffen, um die Welt um uns herum besser zu modellieren. Die Lehrer, mit denen wir zusammenarbeiten, haben eine Reihe wissenschaftlicher Experimente erstellt und dabei mathematische Konzepte aus dem Lehrplan verwendet, beispielsweise das Sinusgesetz beim Üben der Triangulation oder beim Generieren von Daten für statistische Studien.

Unsere Mathematikaktivitäten

Reproduire la manœuvre d'injection translunaire d'Artémis II en simulation et trouver la vitesse de la trajectoire de retour libre Terre-Lune-Terre.

Niveau :

Lycée

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève utilise la simulation Orbites et gravitation de FizziQ Web pour reproduire en version simplifiée la manœuvre d'injection translunaire d'Artémis II. Il configure la Terre au centre, une sonde à 40 000 km et une Lune animée à 385 000 km, puis recherche par tâtonnement la vitesse initiale précise qui permet à la sonde de contourner la Lune et de revenir vers la Terre sans propulsion. Cette trajectoire de retour libre illustre la dépendance extrême des trajectoires interplanétaires aux conditions initiales et à la fenêtre de tir.

Étudier la fronde gravitationnelle utilisée par les sondes spatiales en survolant Saturne en mouvement, et observer accélération ou ralentissement selon le côté de passage, avec la simulation Orbites et Gravitation de FizziQ Web.

Niveau :

Collège

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève configure dans la simulation Orbites et Gravitation un système Saturne-sonde où Saturne se déplace horizontalement à 10 km/s (vitesse réelle de son orbite autour du Soleil) tandis qu'une sonde descend verticalement à 10 km/s. En faisant simplement varier la position horizontale de départ de la sonde, il réalise deux survols : un par l'arrière de Saturne et un par l'avant. Il calcule ensuite dans le tableur du cahier d'expérience les composantes V_x, V_y et la norme V de la vitesse, puis trace V(t) pour comparer la vitesse avant et après le survol. Il découvre que la fronde gravitationnelle accélère la sonde quand elle passe derrière la planète et la ralentit quand elle passe devant.

Modéliser les quatre planètes telluriques (Mercure, Vénus, Terre, Mars) en orbite autour du Soleil avec leurs distances et vitesses réelles dans la simulation Orbites et Gravitation de FizziQ Web.

Niveau :

Collège

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève configure dans la simulation Orbites et Gravitation un système à cinq corps : le Soleil et les quatre planètes telluriques (Mercure, Vénus, Terre, Mars), avec leurs masses, distances et vitesses orbitales réelles. Il lance la simulation et observe les quatre orbites colorées emboîtées autour du Soleil. Il mesure la période de révolution de chaque planète et la compare aux valeurs astronomiques (88, 225, 365 et 687 jours). Il découvre qu'une planète éloignée tourne plus lentement et calcule des rapports T²/r³ pour mettre en évidence une régularité commune aux quatre orbites.

Simuler l'apesanteur d'un vol Zéro G en lançant un smartphone et en observant que l'accélération mesurée devient nulle en chute libre.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève découvre le phénomène d'apesanteur en utilisant l'accéléromètre du smartphone. En posant le téléphone sur une table, il constate que l'accélération absolue vaut 9,80 m/s². En lançant délicatement le smartphone au-dessus d'un matelas tout en enregistrant l'accélération, il observe que pendant toute la phase de vol libre, l'accélération mesurée est nulle. Cette expérience reproduit le principe des vols Zéro G utilisés pour entraîner les astronautes et illustre le principe d'équivalence d'Einstein.

Explorer la relation entre la hauteur d'eau dans un tube et la note de musique produite en soufflant dedans.

Niveau :

Cycle 3

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

Les élèves explorent les concepts fondamentaux de la musique et de l'acoustique en utilisant des tubes en plastique et de l'eau. En groupes, ils expérimentent avec la hauteur des notes en ajoutant ou enlevant de l'eau dans les tubes, puis identifient les notes produites grâce à l'instrument de mesure Notes et au synthétiseur Flûte de FizziQ Junior. Ils découvrent le lien entre la longueur de la colonne d'air et la fréquence du son produit.

Vérifier la relation a = ω²·R en tournant sur soi-même avec un smartphone tenu à bout de bras.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève tourne sur lui-même en tenant le smartphone vertical à bout de bras et enregistre l'accélération selon l'axe X avec FizziQ. En chronométrant le temps nécessaire pour effectuer trois tours, il calcule la vitesse angulaire ω, puis compare la valeur théorique a = ω²·R avec la moyenne de l'accélération mesurée. Cette expérience permet de vérifier expérimentalement la loi de l'accélération centripète et d'en comprendre les paramètres.

Vérifier la relation fondamentale des ondes v = λ × f en faisant varier la fréquence et en mesurant la longueur d'onde avec la simulation Ondes sur un lac de FizziQ Web.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève utilise la simulation Ondes sur un lac de FizziQ Web pour observer la propagation d'ondes circulaires. En fixant la vitesse de propagation et en faisant varier la fréquence, il mesure la distance entre deux crêtes successives (longueur d'onde λ). Il trace λ en fonction de 1/f et vérifie que la courbe est une droite de pente v, confirmant la relation v = λ × f.

Vérifier la loi de Boyle-Mariotte (PV = constante à température fixe) en comprimant et détendant un gaz avec le piston de la simulation Gaz parfaits de FizziQ Web.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève utilise la simulation Gaz parfaits de FizziQ Web en maintenant la température constante. Il déplace lentement le piston pour faire varier le volume du gaz, tout en enregistrant simultanément la pression et le volume. Il trace P en fonction de V (hyperbole), puis P en fonction de 1/V (droite), et vérifie que le produit PV reste constant : c'est la loi de Boyle-Mariotte.

Découvrir que la période d'un pendule dépend de sa longueur mais pas de l'amplitude, et vérifier la formule T = 2π√(L/g) avec la simulation Pendule de FizziQ Web.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève utilise la simulation Pendule de FizziQ Web pour mesurer la période des oscillations en faisant varier la longueur du fil, puis l'angle initial. Il vérifie que T ne dépend pas de l'amplitude (petits angles), trace T² en fonction de L pour découvrir la relation T = 2π√(L/g), et explore la limite de l'approximation des petits angles pour les grands écarts.

Comparer la trajectoire d'un projectile avec et sans résistance de l'air pour comprendre l'effet des frottements sur la portée et la forme de la trajectoire.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève réalise des tirs dans la simulation Balistique de FizziQ Web, d'abord sans résistance de l'air puis avec, en gardant les mêmes paramètres (angle, vitesse). Il compare les trajectoires superposées et mesure les portées. Il observe que l'air réduit la portée, brise la symétrie de la parabole et modifie l'angle optimal. Il explore ensuite l'effet de la masse sur la trajectoire en présence d'air.

Découvrir comment la masse et la raideur du ressort influencent la période des oscillations avec la simulation Oscillateur à ressort de FizziQ Web.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève utilise la simulation Oscillateur à ressort de FizziQ Web pour mesurer la période des oscillations en faisant varier systématiquement la masse (à raideur fixe) puis la raideur (à masse fixe). Il trace T en fonction de m et T en fonction de k, puis T² en fonction de m pour vérifier la proportionnalité. Il découvre la relation T = 2π√(m/k) et la vérifie quantitativement.

Étudier l'accélération centripète et le facteur g dans un mouvement circulaire en faisant varier la vitesse de rotation et le rayon avec la simulation Centrifugeuse de FizziQ Web.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève utilise la simulation Centrifugeuse de FizziQ Web pour mesurer l'accélération centripète en faisant varier la vitesse de rotation (à rayon fixe) puis le rayon (à vitesse fixe). Il enregistre les données, trace a en fonction de ω² et a en fonction de r, et vérifie la relation a = ω²r. Il détermine les conditions pour atteindre différents facteurs g et discute les limites physiologiques du corps humain.

Observer les courants de convection dans un liquide chauffé par un thermoplongeur en mesurant la température à deux hauteurs avec FizziQ Connect.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève place deux sondes de température reliées au boîtier FizziQ Connect à deux hauteurs dans un bécher rempli d'eau. Un thermoplongeur chauffe l'eau par le bas. L'enregistrement en continu montre que le capteur du haut se réchauffe plus vite que celui du bas (convection ascendante). Au frémissement, les températures commencent à s'homogénéiser. À l'ébullition, elles s'égalisent. L'expérience peut être complétée par une observation en thermographie infrarouge.

Mesurer la constante solaire à l'aide d'un pyromètre simplifié relié à FizziQ Connect et estimer l'éclairement hors atmosphère par la méthode de Bouguer.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève utilise un pyromètre simplifié (cylindre métallique noirci dans une enceinte isolante) relié à une sonde de température FizziQ Connect. Il mesure l'échauffement du cylindre exposé au soleil à différents moments de la journée, calcule l'éclairement au sol, puis applique la méthode de Bouguer (tracé de log E en fonction de 1/cos z) pour déterminer l'éclairement hors atmosphère. Il peut ensuite estimer la température de surface du Soleil à l'aide de la loi de Stefan-Boltzmann.

Observer les échanges gazeux lors de la combustion d'une bougie dans une enceinte fermée en suivant les concentrations en O₂ et CO₂ avec FizziQ Connect.

Niveau :

5e–3e

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève place une bougie chauffe-plat dans une enceinte hermétique équipée des capteurs O₂ et SCD40 reliés au boîtier FizziQ Connect. Il relève les concentrations initiales en O₂ et CO₂, allume la bougie, ferme l'enceinte et enregistre l'évolution des concentrations jusqu'à l'extinction de la flamme. Il observe la diminution de l'O₂ et l'augmentation simultanée du CO₂, mettant en évidence une transformation chimique avec consommation de réactifs et formation de produits.

Mettre en évidence la photosynthèse et la respiration cellulaire chez les végétaux en mesurant les échanges de CO₂ et O₂ à la lumière et à l'obscurité.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève place des végétaux fraîchement coupés dans une enceinte hermétique équipée d'un boîtier FizziQ Connect et de capteurs O₂ et SCD40. Il enregistre les concentrations de CO₂ et d'O₂ pendant 10 minutes à la lumière du jour, puis recouvre l'enceinte d'un tissu opaque pour 10 minutes supplémentaires. Il observe un changement de pente très net de la concentration en CO₂ lors du passage à l'obscurité, mettant en évidence le basculement de la photosynthèse vers la respiration cellulaire.

Étudier l'influence de différents facteurs (lumière, température, type de végétal) sur l'intensité de la photosynthèse en mesurant la vitesse de consommation du CO₂.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève choisit un facteur à tester (intensité lumineuse, couleur de la lumière, température ou type de végétal) et conçoit un protocole pour en étudier l'influence sur la photosynthèse. Il réalise plusieurs séries de mesures de la concentration en CO₂ avec le capteur SCD40 de FizziQ Connect, en faisant varier le facteur choisi tout en gardant les autres constants. En comparant les pentes de diminution du CO₂ dans chaque condition, il quantifie l'influence du facteur étudié.

Découvrir la loi d'absorption exponentielle de la lumière en mesurant la transmission à travers un nombre croissant de feuilles translucides.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève place son smartphone sous une source lumineuse constante et mesure l'éclairement avec le luxmètre de FizziQ. Il ajoute des feuilles de papier calque une par une sur le capteur et enregistre la luminosité après chaque ajout. En traçant la transmission en fonction du nombre de feuilles, il observe une décroissance exponentielle. Le tracé de ln(T) en fonction de N donne une droite, confirmant la loi de Beer-Lambert.

Étudier le mélange des couleurs primaires en utilisant l'écran d'un smartphone comme source et la caméra d'un second comme détecteur.

Niveau :

5e–3e

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève utilise un premier smartphone comme générateur de lumière colorée (écran affiché en rouge, vert, bleu ou combinaisons) et un second comme détecteur de couleur via la caméra de FizziQ. Il vérifie les règles de la synthèse additive en mesurant les composantes RGB détectées pour chaque couleur affichée. En bonus, il observe comment des objets colorés changent d'apparence sous éclairage monochromatique.

Mesurer la vitesse, la distance parcourue et l'accélération d'un ascenseur en utilisant le baromètre du smartphone.

Niveau :

3e–1re

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève entre dans un ascenseur avec son smartphone et enregistre les variations de pression atmosphérique pendant le trajet. FizziQ convertit ces variations en altitude grâce à la formule barométrique, puis calcule la vitesse et l'accélération par dérivation numérique. L'élève identifie les phases d'accélération, de vitesse constante et de freinage sur les graphiques. Il découvre ainsi la cinématique d'un mouvement réel et la relation entre pression et altitude.

Étudier la décomposition du poids en composantes parallèle et perpendiculaire sur un plan incliné en utilisant l'accéléromètre et l'inclinomètre du smartphone.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève place son smartphone sur un plan incliné à différents angles et mesure les composantes de la force gravitationnelle avec l'accéléromètre. En traçant la composante parallèle en fonction de sin θ et la composante perpendiculaire en fonction de cos θ, il vérifie les relations trigonométriques de décomposition du poids. Il détermine aussi le coefficient de frottement statique en mesurant l'angle critique de glissement. L'expérience relie concrètement trigonométrie et forces.

Utiliser le générateur de fréquences de FizziQ avec un haut-parleur pour créer des ondes stationnaires spectaculaires à la surface d'un liquide.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève place un petit plateau d'eau colorée sur un haut-parleur alimenté par le générateur de fréquences de FizziQ. En balayant les fréquences de 20 à 200 Hz, il observe l'apparition d'ondes stationnaires spectaculaires à la surface du liquide à certaines fréquences de résonance. Il photographie les motifs géométriques obtenus, mesure les longueurs d'onde et explore le comportement fascinant d'un fluide non-newtonien (mélange fécule-eau). L'expérience illustre les concepts d'ondes stationnaires et de résonance.

Étudier la deuxième loi de Newton (F = ma) en mesurant l'accélération d'un chariot relié à une masse suspendue par une corde passant sur une poulie.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève place son smartphone sur un chariot relié par une ficelle à une masse suspendue via une poulie. En lâchant la masse, le chariot accélère et l'accéléromètre mesure l'accélération du mouvement. L'élève compare la valeur mesurée à la valeur théorique a = m₁g / (m₁ + m₂) et répète l'expérience avec différentes masses pour tracer a en fonction de m₁. L'expérience vérifie quantitativement la deuxième loi de Newton.

Simuler un vol parabolique pour observer l’apesanteur

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

Etude du rythme cardiaque avec un smartphone transformé en stéthoscope

Niveau :

5e–3e

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

Étudier le chaos déterministe en mécanique céleste en simulant trois soleils en interaction gravitationnelle avec la simulation Orbites et Gravitation de FizziQ Web.

Niveau :

Collège

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève configure dans la simulation Orbites et Gravitation un système original à trois soleils en mouvement, alignés verticalement avec des vitesses opposées et différentes. Il lance la simulation et observe les trajectoires complexes qui résultent de l'attraction mutuelle des trois corps. En modifiant très légèrement un seul paramètre (vitesse, masse ou distance), il découvre que le système évolue vers des destins radicalement différents : éjection d'un corps, collision, capture orbitale ou danse chaotique. L'activité illustre la sensibilité aux conditions initiales du problème à N corps, phénomène découvert par Henri Poincaré en 1889 et lié au concept moderne de chaos déterministe.

Mettre en orbite géostationnaire un satellite météo à 36 000 km d'altitude pour surveiller le climat, avec la simulation Orbites et Gravitation de FizziQ Web.

Niveau :

Collège

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève configure dans la simulation Orbites et Gravitation un satellite météo placé à 42 164 km du centre de la Terre (36 000 km d'altitude). Il choisit la vitesse initiale qui donne une orbite parfaitement circulaire (≈ 3,07 km/s) et constate qu'à cette altitude, la période de révolution vaut exactement 24 heures : c'est l'orbite géostationnaire utilisée par Meteosat, GOES et Himawari pour surveiller en continu une même région du globe. Il fait ensuite varier la vitesse pour explorer les régimes de chute, d'orbite elliptique et de libération, et comprend pourquoi cette altitude unique est cruciale pour la météo et la surveillance du changement climatique.

Mesurer la période de révolution de la Lune autour de la Terre et la comparer à la valeur réelle de 27,3 jours avec la simulation Orbites et Gravitation de FizziQ Web.

Niveau :

Collège

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève configure le système Terre-Lune dans la simulation Orbites et Gravitation, lance la modélisation et mesure le temps mis par la Lune pour effectuer un tour complet autour de la Terre. Il observe la trajectoire orbitale, repère les positions extrêmes au cours du temps et compare la période obtenue avec la valeur réelle de 27,3 jours. Il découvre comment la masse de la Terre attire la Lune et la maintient sur son orbite. L'activité illustre l'attraction gravitationnelle entre deux corps célestes.

Explorer l'influence des saisons sur les heures de lever et de coucher du soleil avec l'éphéméride de FizziQ Junior.

Niveau :

Cycle 3

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

Les élèves utilisent l'éphéméride Soleil-Lune de FizziQ Junior pour rechercher les heures de lever et de coucher du soleil à différentes dates de l'année. Répartis en quatre groupes représentant chacun une saison, ils collectent et comparent les données pour observer les variations de la durée du jour. Ils découvrent ainsi le lien entre l'inclinaison de l'axe terrestre, les saisons et la durée d'ensoleillement, et discutent de l'impact de ces variations sur l'agriculture et les écosystèmes.

Étudier comment la hauteur maximale du soleil dans le ciel varie au cours des saisons en utilisant l'éphéméride et l'inclinomètre de FizziQ Junior.

Niveau :

Cycle 3

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

Les élèves mesurent la hauteur du soleil dans le ciel à l'aide de l'inclinaison verticale de la tablette et comparent leurs mesures avec les données de l'éphéméride Soleil-Lune de FizziQ Junior. En explorant différentes dates de l'année, ils déterminent quand le soleil est le plus haut et le plus bas dans le ciel, découvrent le décalage entre l'heure solaire et l'heure légale, et relient ces observations aux saisons et à l'inclinaison de l'axe terrestre.

Analyser le spectrogramme du chant des oiseaux pour identifier leur signature acoustique.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève importe un enregistrement de chant d'oiseau dans FizziQ Web et utilise le spectrogramme (parfois appelé sonogramme) pour visualiser les fréquences et la structure temporelle du chant. Il identifie les séquences sonores, mesure leur durée et leur périodicité, et détermine la gamme de fréquences utilisée par l'espèce. En comparant les spectrogrammes de deux espèces différentes, il comprend comment la signature spectrale permet d'identifier un oiseau par son chant, à la manière des algorithmes de reconnaissance utilisés par les applications comme Merlin ou BirdNET.

Observer l'atténuation de l'amplitude d'une onde avec la distance grâce aux flotteurs de la simulation Ondes sur un lac de FizziQ Web.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève place des flotteurs à différentes distances de la source dans la simulation Ondes sur un lac de FizziQ Web. Il enregistre le mouvement vertical de chaque flotteur et mesure l'amplitude des oscillations. En traçant l'amplitude en fonction de la distance, il observe la décroissance et vérifie qu'elle suit une loi en 1/√r pour une onde circulaire en 2D.

Vérifier la loi de Gay-Lussac (P proportionnel à T à volume constant) et estimer le zéro absolu avec la simulation Gaz parfaits de FizziQ Web.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève utilise la simulation Gaz parfaits de FizziQ Web en gardant le piston fixe (volume constant). Il fait varier lentement la température et enregistre simultanément la pression et la température. Le graphique P(T) est une droite, confirmant la proportionnalité. L'extrapolation de cette droite vers P = 0 donne une estimation du zéro absolu (-273°C).

Découvrir l'angle de tir qui maximise la portée d'un projectile et observer la symétrie des trajectoires avec la simulation Balistique de FizziQ Web.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève utilise la simulation Balistique de FizziQ Web pour tirer des projectiles à différents angles tout en gardant la même vitesse initiale. Il enregistre la portée pour chaque angle (de 10° à 80° par pas de 10°), trace le graphique portée en fonction de l'angle, et découvre que le maximum se situe à 45°. Il observe également la symétrie : des angles complémentaires donnent la même portée.

Vérifier la loi de Galilée sur le plan incliné : la distance parcourue est proportionnelle au carré du temps, et l'accélération vaut g × sin(α).

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève utilise la simulation Plan incliné de FizziQ Web pour enregistrer la position d'une balle en fonction du temps pour différents angles. Il vérifie que la distance est proportionnelle à t² (mouvement uniformément accéléré). En mesurant l'accélération pour chaque angle, il trace a en fonction de sin(α) et vérifie la proportionnalité, avec g comme constante de proportionnalité.

Étudier l'effet de l'amortissement sur les oscillations d'un ressort : régimes pseudo-périodique, critique et apériodique.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève utilise la simulation Oscillateur à ressort de FizziQ Web en fixant la masse et la raideur, puis en augmentant progressivement l'amortissement. Il observe et enregistre la courbe position-temps pour chaque valeur d'amortissement. Il identifie les trois régimes (pseudo-périodique, critique, apériodique) et cherche la valeur critique d'amortissement qui sépare les régimes oscillant et non oscillant.

Étudier la convection des gaz chauds et la stratification du CO₂ sous une cloche en plaçant trois capteurs SCD40 à différentes hauteurs.

Niveau :

3e–1re

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève dispose trois boîtiers FizziQ Connect avec capteurs SCD40 à trois hauteurs sous une grande cloche en verre contenant une bougie. Après allumage, il enregistre simultanément la concentration en CO₂ et la température à chaque niveau. Le capteur du haut détecte en premier l'augmentation de CO₂ et de température, suivi du capteur du milieu puis de celui du bas, mettant en évidence la convection ascendante des gaz chauds.

Modéliser l'effet de serre en comparant l'échauffement d'une atmosphère enrichie en CO₂ (soda gazéifié) et d'une atmosphère normale (soda dégazé) sous une lampe.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève prépare deux enceintes identiques : l'une avec du soda fraîchement ouvert (qui dégage du CO₂), l'autre avec le même soda dégazé la veille. Chaque enceinte est équipée d'un capteur SCD40 de FizziQ Connect. Les deux enceintes sont placées côte à côte sous une lampe. On observe que l'enceinte enrichie en CO₂ se réchauffe légèrement plus, permettant de discuter les mécanismes de l'effet de serre et les limites de la modélisation.

Déterminer l'énergie massique de vaporisation de l'eau en suivant en continu la masse d'eau qui s'évapore lors de l'ébullition avec une mini-balance FizziQ Connect.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève place un calorimètre rempli d'eau bouillante sur une mini-balance reliée au boîtier FizziQ Connect. Un thermoplongeur de puissance connue maintient l'ébullition. FizziQ enregistre en continu la masse d'eau restante. La décroissance linéaire de la masse montre que la vitesse d'évaporation est constante. En calculant l'énergie fournie (E = P × Δt) et la masse évaporée (Δm), l'élève détermine l'énergie massique de vaporisation L_vap = E / Δm et la compare avec la valeur théorique de 2,26 × 10⁶ J/kg.

Vérifier expérimentalement la stœchiométrie de la combustion de la paraffine en calculant le rapport entre O₂ consommé et CO₂ produit.

Niveau :

5e–3e

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève réalise plusieurs combustions d'une bougie chauffe-plat dans une enceinte hermétique équipée des capteurs O₂ et SCD40 de FizziQ Connect. Pour chaque essai, il relève les concentrations initiales et finales en O₂ et CO₂, calcule les variations ΔC(O₂) et ΔC(CO₂), puis détermine le rapport expérimental n_exp = -ΔC(O₂) × 10⁴ / ΔC(CO₂). En comparant la moyenne des rapports expérimentaux avec la valeur théorique n_att = 38/25 = 1,52, il vérifie la stœchiométrie et discute les écarts liés à la combustion incomplète.

Mettre en évidence la respiration cellulaire au niveau des cellules musculaires en mesurant les échanges gazeux d'un morceau de viande de bœuf dans une enceinte fermée.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève place un morceau de viande de bœuf dans une enceinte hermétique de volume limité, équipée d'un boîtier FizziQ Connect avec capteurs O₂ et SCD40. Il enregistre simultanément la concentration en CO₂, le taux d'humidité et la concentration en O₂. On observe une nette augmentation du taux d'humidité et de la concentration en CO₂ dès la fermeture de l'enceinte, ainsi qu'une légère diminution de l'O₂, mettant en évidence la respiration cellulaire des cellules musculaires.

Mesurer la vitesse d'un objet mobile grâce à des aimants placés à intervalles réguliers et au magnétomètre du smartphone.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève place des aimants à intervalles réguliers le long d'un parcours rectiligne, puis fixe son smartphone sur un objet mobile (train jouet, chariot). En enregistrant le champ magnétique avec FizziQ, il observe des pics nets correspondant au passage devant chaque aimant. À partir des intervalles de temps entre les pics et de la distance connue entre les aimants, il calcule la vitesse moyenne dans chaque intervalle et trace le graphique vitesse-temps.

Observer la relation entre pression et température dans un volume fermé en utilisant le baromètre du smartphone.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève place son smartphone dans un bocal hermétique et enregistre la pression avec le baromètre de FizziQ. En soumettant le bocal à des changements de température (congélateur, eau tiède), il observe les variations de pression. Le tracé de P en fonction de T (en kelvin) donne une droite confirmant la loi de Gay-Lussac. L'extrapolation de cette droite permet d'estimer le zéro absolu.

Déterminer la constante de raideur d'un ressort en mesurant la période d'oscillation d'un système masse-ressort avec l'accéléromètre du smartphone.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève fixe son smartphone à un ressort suspendu, le fait osciller verticalement et enregistre l'accélération avec FizziQ. En mesurant la période d'oscillation et en connaissant la masse du téléphone, il calcule la constante de raideur du ressort grâce à la relation T = 2π√(m/k). L'expérience est répétée avec différentes masses pour vérifier la cohérence du résultat. L'élève découvre ainsi le mouvement harmonique simple et la loi de Hooke de manière quantitative.

Étudier la conservation de l'énergie lors des rebonds d'une balle en mesurant les intervalles de temps entre chaque impact grâce au microphone du smartphone.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève laisse tomber une balle sur une surface dure à côté du smartphone qui enregistre le niveau sonore. Chaque rebond produit un pic sonore clairement identifiable. En mesurant les intervalles de temps entre les rebonds successifs, l'élève calcule la hauteur atteinte après chaque rebond et le coefficient de restitution. Il vérifie que ce coefficient reste constant et compare différentes balles. L'expérience illustre la conservation (partielle) de l'énergie lors de collisions inélastiques.

Enregistrer les forces G, la vitesse angulaire et la pression atmosphérique pendant un tour de manège pour analyser la physique des parcs d'attractions.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève enregistre simultanément les forces G, la vitesse angulaire et la pression atmosphérique pendant un tour de manège dans un parc d'attractions. De retour en classe, il analyse les données pour identifier les phases d'accélération, les moments d'apesanteur et les forces centripètes dans les boucles et virages. Le profil d'altitude est reconstruit à partir du baromètre. L'élève vérifie la conservation de l'énergie mécanique et calcule les rayons de courbure du parcours.

Mesurer l'accélération angulaire et linéaire d'un cylindre roulant sur un plan incliné pour étudier le moment d'inertie et la conversion d'énergie.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève fixe son smartphone sur un cylindre et le laisse rouler sur un plan incliné. Le gyroscope mesure la vitesse angulaire tandis que l'accéléromètre enregistre l'accélération linéaire. En comparant l'accélération mesurée avec la valeur théorique g sin θ, l'élève détermine le moment d'inertie du cylindre et vérifie la condition de roulement sans glissement (v = Rω). L'expérience illustre la répartition de l'énergie entre translation et rotation.

Étudier l'écoulement d'une clepsydre en mesurant la masse d'eau recueillie au cours du temps avec la balance FizziQ.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève construit une clepsydre à partir d'une bouteille en plastique percée et mesure en temps réel la masse d'eau qui s'écoule à l'aide de la balance connectée FizziQ. Il observe que le débit diminue au cours du temps et que la courbe masse-temps n'est pas linéaire. En modélisant cette courbe, il découvre le théorème de Torricelli et comprend pourquoi les horloges à eau anciennes nécessitaient des formes de récipients spéciales pour mesurer le temps uniformément.

Étude de la dépressurisation et des lois des gaz via les toilettes d’avion.

Niveau :

1re–Supérieur

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

Comparaison des temps de réaction à un son selon que les yeux sont ouverts ou fermés

Niveau :

5e–3e

Capture d’écran 2021-06-24 à 17.27.43.png

L'élève compare un chronomètre manuel et un chronomètre acoustique de FizziQ pour mesurer son temps de réaction à un stimulus sonore. En répétant l'expérience les yeux ouverts puis fermés, il étudie l'influence de la modalité sensorielle sur la vitesse de réponse. L'analyse statistique des résultats permet de caractériser la variabilité du temps de réaction et de comprendre les mécanismes du système nerveux.

bottom of page