Il y a dans votre poche un laboratoire de physique complet. Accéléromètre, gyroscope, magnétomètre, microphone, baromètre, GPS, caméra à haute cadence : un smartphone moderne embarque plus d’une dizaine de capteurs de qualité scientifique - les mêmes technologies MEMS que l’on retrouve dans l’aéronautique, l’automobile ou les airbags. Faire de la physique avec un smartphone n’est donc pas un gadget pédagogique : c’est mettre entre les mains de chaque élève un instrument de mesure précis, gratuit, et qu’il connaît déjà par cœur.
Ce guide rassemble tout ce qu’il faut savoir pour transformer un smartphone en laboratoire de physique : fonctionnement et précision des capteurs, expériences emblématiques, correspondance avec les programmes scolaires, choix des applications et conseils de mise en œuvre en classe.
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Avec l’application gratuite FizziQ, développée avec la Fondation La main à la pâte, vous pouvez réaliser immédiatement plus de 120 expériences de physique utilisant les capteurs du smartphone : mécanique, acoustique, magnétisme, optique, cinématique…
Dans ce guide
- Pourquoi utiliser un smartphone en physique ?
- Quelle précision ? MEMS, étalonnage et limites
- Les capteurs du smartphone, un par un
- Dix expériences emblématiques
- Smartphone et programmes scolaires, du cycle 3 au supérieur
- Quelles applications choisir ?
- Réussir ses séances en classe
- FAQ
Pourquoi utiliser un smartphone en physique ?
Un laboratoire qui coûte zéro euro
Un capteur de laboratoire classique - interface ExAO, sonomètre, luxmètre, accéléromètre filaire - coûte plusieurs centaines d’euros, s’achète en un ou deux exemplaires par établissement, et reste au fond d’une armoire entre deux TP. Le smartphone, lui, est déjà là, dans la poche de chaque élève ou dans la flotte de tablettes de l’établissement. Cette disponibilité change la nature même de l’enseignement expérimental : au lieu d’une démonstration au bureau du professeur ou d’un binôme par capteur, chaque élève dispose de son propre instrument. La mesure devient individuelle, répétable, comparable - trois conditions essentielles pour parler sérieusement d’incertitudes et de reproductibilité.
Smartphone ou matériel ExAO : le comparatif
| Fonction | Smartphone | Matériel ExAO classique |
|---|---|---|
| Accélération (3 axes) | ✓ | ✓ |
| Rotation (gyroscope) | ✓ | rarement |
| Son (niveau, fréquence, spectre) | ✓ | ✓ |
| Émission de sons calibrés | ✓ | ✗ (GBF séparé) |
| Champ magnétique | ✓ | ✓ (sonde dédiée) |
| Pression atmosphérique | ✓ (selon modèle) | ✓ |
| Lumière (éclairement, couleur) | ✓ | ✓ |
| GPS / mesures de terrain | ✓ | ✗ |
| Caméra / analyse vidéo | ✓ | parfois |
| Température, pH, tension | ✗ (capteur externe requis) | ✓ |
| Nombre d’instruments par classe | 1 par élève | 1 à 8 par salle |
| Coût par poste | 0 € | 300 à 1 500 € (selon les capteurs) |
Le smartphone ne remplace pas tout - nous détaillons ses limites plus bas - mais il couvre gratuitement l’essentiel de la mécanique, de l’acoustique, du magnétisme et de la photométrie, en ajoutant deux capacités que l’ExAO n’a pas : la mobilité et l’analyse vidéo.
La mesure sort du laboratoire
Le smartphone libère la physique des quatre murs de la salle de TP. On mesure l’accélération dans un ascenseur ou sur un manège, le niveau sonore dans la cantine, la pression atmosphérique dans l’escalier, la vitesse d’un cycliste au GPS, le champ magnétique près d’une ligne de tramway. La physique redevient ce qu’elle est fondamentalement : une science du monde réel, pas seulement des paillasses.
Un support naturel de la démarche d’investigation
Enfin, et c’est peut-être l’essentiel : le smartphone remet l’élève en position de chercheur. Il formule une hypothèse, conçoit un protocole, choisit son instrument, mesure, analyse, critique ses résultats et conclut. Cette démarche d’investigation, au cœur des programmes français, trouve dans le smartphone son outil idéal, comme nous le développons dans Smartphone : l’instrument idéal pour l’investigation scientifique.
Quelle précision ? MEMS, étalonnage et limites des capteurs
Deux familles de capteurs, un même moteur : la miniaturisation
Contrairement à une idée reçue, les capteurs d’un smartphone ne sont pas des jouets. Ils appartiennent à deux grandes familles technologiques.
La première est celle des MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) : des capteurs contenant une véritable microstructure mécanique mobile, gravée dans le silicium à l’échelle du micron. L’accéléromètre en est l’archétype - une masse suspendue à des ressorts microscopiques se déplace sous l’effet des forces d’inertie, et la variation de capacité électrique qui en résulte est convertie en accélération. Le gyroscope exploite la force de Coriolis sur une masse vibrante - le même principe que les organes d’équilibre des insectes. Le baromètre mesure la déformation d’une membrane, et le microphone lui-même est un MEMS, avec sa membrane vibrante miniature.
La seconde famille est celle de la microélectronique sans pièce mobile : le capteur photo est une matrice de photodiodes CMOS, héritière de la loi de Moore ; le récepteur GPS est une puce radiofréquence ; le magnétomètre repose sur l’effet Hall. Aucune mécanique, uniquement de la physique du solide.
Ce qui unit ces deux familles, c’est le moteur économique : produits par milliards chaque année pour les téléphones, les objets connectés, l’automobile (airbags, contrôle de stabilité) et les drones, ces composants ont vu leur taille et leur prix s’effondrer - un capteur photo qui coûtait des centaines d’euros dans une caméra scientifique des années 1990 en coûte aujourd’hui quelques-uns. C’est cette économie d’échelle, autant que la technologie, qui met un laboratoire dans chaque poche. Et les performances sont remarquables :
- accéléromètre : échantillonnage à 100 Hz ou plus, résolution de l’ordre du centième de m/s², soit une mesure de g à mieux que 1 % près ;
- microphone : numérisation à 44 100 Hz (la fréquence des CD audio), mesure de fréquences au hertz près sur tout le spectre audible ;
- magnétomètre : sensibilité de quelques dixièmes de microtesla, pour un champ terrestre d’environ 47 µT ;
- caméra : 60, 120, voire 240 images par seconde en mode ralenti, soit une résolution temporelle de 4 ms ;
- baromètre : sensibilité suffisante pour détecter un mètre de dénivelé.
Des études publiées dans American Journal of Physics ou The Physics Teacher ont validé ces capteurs pour des dizaines de TP universitaires.
L’étalonnage : donnée brute et donnée traitée
Une nuance essentielle à enseigner : le smartphone ne livre presque jamais la donnée brute du capteur. Le magnétomètre est recalibré en permanence par le système (c’est pour cela que la boussole résiste aux aimants), l’accéléromètre est corrigé en usine, le microphone applique parfois une réduction de bruit. Comprendre ce qui sépare le signal physique de la valeur affichée est en soi un objectif pédagogique.
Ce qu’un smartphone ne permet pas de mesurer
Un contenu honnête vaut mieux qu’un contenu vendeur : le smartphone a des limites claires.
- La température : le téléphone possède des sondes internes, mais elles mesurent la température de sa batterie et de son processeur, pas celle de l’air ou d’un liquide.
- La tension et le courant électriques : aucun capteur n’y donne accès ; l’électricité reste le domaine du multimètre.
- Le pH et la chimie des solutions : hors colorimétrie indirecte, pas de mesure chimique directe.
- La radioactivité : malgré des applications qui le prétendent en exploitant le capteur photo, la mesure n’est ni fiable ni quantitative.
- Le niveau sonore absolu certifié : le sonomètre d’un téléphone n’est pas étalonné comme un sonomètre de classe 1 ; il est excellent pour des comparaisons, approximatif dans l’absolu.
- Les mesures de précision métrologique : le GPS dérive en intérieur, l’horloge n’est pas une horloge atomique.
Pour toutes ces grandeurs, la solution est le capteur externe connecté en Bluetooth au téléphone ou à la tablette - c’est exactement le rôle de FizziQ Connect, qui ajoute température, qualité de l’air, tension et une quinzaine d’autres mesures à la panoplie du smartphone.
Une seconde voie, plus ouverte encore, consiste à relier au téléphone un microcontrôleur par Bluetooth - micro:bit, Arduino ou ESP32. Ces cartes acceptent elles-mêmes une grande variété de capteurs, souvent pour quelques euros, et se programment en classe. Le smartphone devient alors l’écran, l’enregistreur et le cahier d’expériences d’un montage entièrement construit par les élèves - une porte d’entrée naturelle vers les projets pluridisciplinaires et l’enseignement de technologie.
Les capteurs du smartphone, un par un
Plus de dix capteurs scientifiques cohabitent dans quelques centimètres carrés.
Pour un panorama technique complet (fonctionnement, précision et instruments dérivés de chaque capteur), consultez notre guide de référence Les capteurs du smartphone.
L’accéléromètre : le couteau suisse de la mécanique
Pendant la chute, l’accélération absolue tombe à zéro : c’est l’impesanteur.
C’est le capteur roi de la mécanique : étude des oscillations d’un pendule ou d’un système masse-ressort, mesure de l’accélération d’un ascenseur, d’un tramway ou d’une voiture, analyse d’un choc ou d’un saut, mise en évidence de l’impesanteur en chute libre.
Une subtilité que tout enseignant doit maîtriser : le téléphone fournit deux grandeurs distinctes. L’accélération absolue inclut la réaction à la pesanteur - un téléphone posé sur une table affiche 9,81 m/s². L’accélération linéaire la soustrait par calcul - le même téléphone affiche zéro. En chute libre, l’accélération absolue tombe à zéro (le capteur ne « sent » plus rien, c’est l’impesanteur) tandis que l’accélération linéaire indique g. Cette distinction, source de riches discussions sur les référentiels, est expliquée dans Quelle est la différence entre accélération linéaire et accélération absolue ? et dans Comment fonctionne l’accéléromètre de mon smartphone ?
Le gyroscope : rotation et moment cinétique
L’essoreuse à salade, banc d’essai du mouvement circulaire uniforme.
Le gyroscope mesure la vitesse angulaire autour des trois axes, en radians par seconde. Il ouvre tout le chapitre de la rotation : période d’un plateau tournant, conservation du moment cinétique sur une chaise de bureau (l’élève écarte puis ramène les bras, le téléphone dans la poche enregistre l’accélération de la rotation), analyse du mouvement d’un gymnaste.
Combiné à l’accéléromètre, il permet une des plus belles vérifications quantitatives du lycée : placer le téléphone dans le panier d’une essoreuse à salade et vérifier la relation a = ω²r entre l’accélération centripète, la vitesse angulaire et le rayon mesuré à la règle. Trois instruments, une loi, une vérification complète en vingt minutes.
Le microphone : un laboratoire d’acoustique complet
Le spectrogramme rend visibles la fréquence, les harmoniques et l’évolution d’un son.
Avec son échantillonnage à 44,1 kHz, le microphone permet d’abord de voir la forme d’un son. L’oscillogramme trace l’amplitude du signal au cours du temps : c’est la forme de l’onde elle-même, qui répond à la question que se posent tous les élèves - peut-on voir un son ? Et cette forme est déjà riche d’enseignements : un son harmonique - une note de musique, une voyelle chantée - dessine un motif qui se répète identique à lui-même, période après période, tandis qu’un bruit n’a aucune régularité. La durée du motif donne la hauteur de la note ; sa forme, plus ou moins tourmentée, annonce le timbre.
Pour analyser les fréquences contenues dans le son, trois outils prennent le relais, du plus simple au plus riche :
- Le fréquencemètre extrait une valeur unique : la fréquence dominante (celle qui porte le plus d’énergie) ou la fréquence fondamentale (celle qui donne la hauteur perçue de la note). Les deux coïncident souvent, mais pas toujours - un écart révélateur de la structure du son.
- Le spectre de fréquences décompose le son en toutes les fréquences qui le composent : la fondamentale et ses harmoniques, qui font qu’un violon ne sonne pas comme une flûte.
- Le spectrogramme ajoute la dimension du temps et suit l’évolution du spectre seconde après seconde : c’est la visualisation la plus complète, celle qui révèle la vie d’un son.
Ces outils ouvrent les plus belles explorations sonores : étudier le timbre d’un instrument de musique, analyser le chant des oiseaux, découvrir pourquoi le son des cloches est inharmonique, ou percer le mystère de l’illusion sonore de l’effet Shepard, cette gamme qui semble monter indéfiniment.
Le microphone est aussi un instrument de mesure à part entière : en sonomètre, il mesure le niveau sonore en décibels - décroissance avec la distance, cartographie sonore d’un établissement, et un défi d’esprit critique : l’addition de deux sources sonores augmente-t-elle le niveau de 3 décibels ? En chronomètre acoustique, il se déclenche au passage d’un son et mesure des durées à la milliseconde - la clé de la mesure de la vitesse du son.
Le smartphone n’est pas qu’un récepteur, c’est aussi un émetteur sonore. Son synthétiseur génère des fréquences précises - de quoi créer des battements entre deux sons voisins, étudier les interférences entre deux haut-parleurs, ou tester l’audition de la classe. Il peut aussi diffuser des échantillons sonores spécifiques : sons d’instruments, bruits, effets sonores variés, utiles pour étudier les timbres ou déclencher des mesures. Six protocoles dans Six expériences avec le synthétiseur de fréquences, et un approfondissement dans Battements et oscillateurs basse fréquence.
La caméra : analyse vidéo, chronophotographie et colorimétrie
La caméra est sans doute le capteur le plus riche pour l’enseignement de la mécanique, avec trois techniques complémentaires.
Le pointage image par image, première étape vers les courbes de vitesse et d’énergie.
L’analyse vidéo (pointage cinématique) est la plus quantitative des trois : en pointant image par image la position d’un mobile filmé, on obtient les courbes de position, de vitesse, d’accélération et d’énergie. Après calibration de l’échelle, on vérifie quantitativement les lois de Newton, la conservation de l’énergie, l’équation de la parabole. C’est aussi la porte d’entrée de la biomécanique : saut à la perche, lancer franc, service au tennis. Pour démarrer : notre guide complet de la cinématique par l’analyse vidéo, le mode d’emploi de l’outil Cinématique, nos 7 conseils pour réaliser une bonne vidéo cinématique et la bibliothèque de vidéos prêtes à l’emploi.
La chronophotographie rend le mouvement visible avant de le rendre calculable.
La chronophotographie, héritière des travaux d’Étienne-Jules Marey, superpose les positions successives d’un objet en mouvement sur une seule image. Chute d’une balle, tir parabolique, pendule : l’élève visualise d’un coup d’œil la trajectoire et l’évolution des espacements - donc de la vitesse - sans aucun calcul.
C’est ce qui en fait l’outil idéal au collège. À ce niveau, l’élève ne dispose ni du vocabulaire de la cinématique ni de la notion d’accélération : il ne peut pas encore décrire la dynamique d’un mouvement. La chronophotographie contourne l’obstacle en donnant le mouvement à voir - des billes de plus en plus espacées, c’est une accélération, avant même que le mot n’existe. Le mouvement devient visible avant d’être calculable : voir Utiliser la chronophotographie en TP de physique.
La colorimétrie : l’analyse des intensités rouge, vert et bleu transforme la caméra en colorimètre - composition de la lumière, dosage d’une solution colorée - c’est tout l’objet de l’activité sur la loi de Beer-Lambert -, ou mesure de la fréquence cardiaque par photopléthysmographie, le doigt posé sur l’objectif. Deux articles : Comment fonctionne le colorimètre ? et Pourquoi la lumière verte pour mesurer la fréquence cardiaque ?
Le magnétomètre : explorer les champs magnétiques
Un aimant approché du téléphone : le magnétomètre lit le champ en microteslas.
Présent dans tous les téléphones pour la boussole, le magnétomètre mesure le champ magnétique en microteslas selon trois axes. Il permet de mesurer le champ terrestre et son inclinaison, de retrouver la loi en 1/d³ du dipôle en éloignant un aimant, de mettre en évidence l’effet Oersted autour d’un fil parcouru par un courant, ou de détecter les structures métalliques d’un mur.
Un paradoxe à explorer en classe : approchez un aimant, la valeur du champ s’affole… mais la boussole continue d’indiquer le nord. Pourquoi la boussole d’un smartphone n’est-elle pas affectée par les aimants ? La réponse - la recalibration logicielle permanente - illustre parfaitement la différence entre donnée brute et donnée traitée.
Le GPS : vitesse, position et sciences de terrain
Le récepteur GPS (plus exactement GNSS : GPS, Galileo, GLONASS) fournit position, altitude et vitesse. Il permet d’étudier le mouvement d’un cycliste ou d’un coureur, de comparer vitesse instantanée et vitesse moyenne, ou de mener des projets de cartographie scientifique - mesures de bruit ou de champ magnétique géolocalisées. C’est aussi un excellent point de départ pour parler de relativité : les horloges des satellites doivent être corrigées des effets relativistes pour que votre position soit juste.
Baromètre, luxmètre et les autres
Le baromètre détecte un mètre de dénivelé : on mesure la hauteur d’un immeuble en prenant l’escalier, ou l’on suit la météo. Le luxmètre étudie l’éclairement et sa décroissance en 1/d² - sur la distinction entre grandeurs photométriques, voir Luminance ou éclairement ? S’y ajoutent capteur de proximité, podomètre, et sur les modèles récents un LiDAR capable de cartographier une pièce en 3D.
Dix expériences emblématiques, du collège à l’université
Le chronomètre acoustique se déclenche au son : ici un seuil réglé à 70 dB.
La plupart de ces protocoles sont disponibles sous forme d’activités clés en main dans le catalogue FizziQ.
1. Mesurer g par chute libre. Filmez la chute d’une balle devant un mètre ruban, ou utilisez le chronomètre acoustique : le premier son déclenche le chronomètre, l’impact au sol l’arrête. Avec h = ½gt², une chute de 1 m donne t ≈ 0,45 s et g à quelques pourcents près. Sept variantes dans Sept expériences sur la gravité.
2. Mesurer la vitesse du son. Deux téléphones en chronomètre acoustique, séparés de 10 m ; un claquement de mains près du premier : chacun démarre au passage de l’onde, la différence des temps donne les 343 m/s. Sept protocoles ici, y compris par écho et par résonance.
3. Le pendule. Téléphone suspendu à une ficelle, l’accéléromètre ou le gyroscope enregistre les oscillations. On vérifie T = 2π√(L/g), on mesure g par une méthode indépendante, on discute de l’isochronisme cher à Galilée.
4. L’effet Doppler. Un téléphone émet un son pur à 1 000 Hz et tourne au bout d’une ficelle ; un second mesure la fréquence reçue, qui oscille au rythme de la rotation. Cinq expériences sur l’effet Doppler, jusqu’à la détection des exoplanètes.
5. Mesurer la hauteur d’un bâtiment. Le défi popularisé par le Smartphone Physics Challenge de La Physique Autrement, qui en a recensé 61 méthodes : baromètre, trigonométrie avec l’inclinomètre, chute chronométrée au son, GPS, ombre portée… Idéal pour comparer méthodes et incertitudes.
6. La physique de l’ascenseur. Accéléromètre en main, l’élève enregistre accélération, palier et freinage, et reconstitue le mouvement. Une introduction concrète aux référentiels non galiléens et au « poids apparent », qui mène tout droit au principe d’équivalence d’Einstein.
7. Le mouvement circulaire à l’essoreuse à salade. Vérification de a = ω²r en croisant accéléromètre et gyroscope - l’une des expériences préférées des enseignants de première.
8. Le champ d’un aimant. Le magnétomètre mesure le champ à distances croissantes ; un graphique log-log révèle la pente −3 du dipôle. Une belle initiation à la modélisation.
9. La fréquence cardiaque par la lumière. Photopléthysmographie avec le colorimètre : doigt sur l’objectif, torche allumée, le signal cardiaque apparaît. Physique, biologie et objets connectés en une séance.
10. Mesurer π avec des capteurs. Un défi ouvert : période d’un pendule, périmètre/diamètre au GPS, méthode de Monte-Carlo… Les meilleures idées dans Mesurer Pi avec son smartphone.
Pour aller plus loin : 12 expériences célèbres à recréer avec son smartphone, Sport et science : 12 sports à étudier, 5 expériences de biomécanique et 5 expériences de mathématiques.
Smartphone et programmes scolaires, du cycle 3 au supérieur
| Niveau | Thèmes du programme | Expériences smartphone typiques |
|---|---|---|
| Cycle 3 (CM1-6e) | Matière, mouvement, signaux ; observer et décrire | Niveau sonore dans la cour, éclairement, météo et pression, premières chronophotographies - avec FizziQ Junior |
| Cycle 4 (5e-3e) | Mouvement et vitesse, signaux sonores et lumineux | Chronophotographie de chutes et rebonds, vitesse au GPS, fréquence d’un son, décibels et santé auditive |
| Seconde | Émission et perception d’un son, signaux et capteurs, mouvement rectiligne | Fréquence fondamentale et harmoniques, niveau d’intensité sonore, vitesse moyenne par analyse vidéo |
| Première | Mouvement circulaire, aspects énergétiques, ondes mécaniques | Essoreuse à salade (a = ω²r), énergie d’un pendule par pointage vidéo, vitesse du son - voir nos 20 protocoles seconde/première |
| Terminale | Lois de Newton, chute et mouvement dans un champ de pesanteur, effet Doppler | Analyse vidéo d’un tir parabolique, mesure de g, Doppler avec deux téléphones - Éduscol propose officiellement ce type d’activités |
| Supérieur (licence, IUT, CPGE) | Mécanique, acoustique, optique, traitement du signal | Export CSV et traitement Python, diffraction, microscopie à gouttelette, spectroscopie à réseau - voir les livres Smartphonique (Delabre, Dunod) et La physique avec son téléphone portable (Barillé, Ellipses) |
Quelles applications pour faire de la physique avec un smartphone ?
Les capteurs sont dans le téléphone, mais c’est le logiciel qui les transforme en instruments. Trois familles d’applications coexistent.
FizziQ : l’application pensée pour la classe
FizziQ est une application gratuite, sans publicité et sans collecte de données personnelles, développée en France en partenariat avec la Fondation La main à la pâte et lauréate du dispositif Édu-Up du ministère de l’Éducation nationale. Sa particularité : elle ne se contente pas d’afficher les valeurs des capteurs, elle structure la démarche d’investigation complète.
L’élève dispose de plus de 50 instruments de mesure (accéléromètre, gyroscope, sonomètre, fréquencemètre, oscilloscope, spectrogramme, magnétomètre, luxmètre, inclinomètre, GPS, colorimètre, chronomètre acoustique, synthétiseur de fréquences…), d’outils de chronophotographie et d’analyse vidéo intégrés, et d’un cahier d’expériences numérique - mesures, graphiques, photos, formules LaTeX - exportable en PDF pour l’évaluation. L’enseignant peut créer ses propres protocoles et les distribuer par QR code, ou puiser dans plus de 120 activités clés en main testées en classe. Un tableur intégré et un assistant pédagogique configurable (Ask FizziQ) complètent l’ensemble. FizziQ existe aussi en version Web pour les ordinateurs, en version Junior pour le primaire, et s’ouvre aux capteurs externes Bluetooth via FizziQ Connect.
Phyphox et Physics Toolbox : l’accès brut aux capteurs
Phyphox, développée par l’université d’Aix-la-Chapelle (RWTH Aachen), est une référence internationale, particulièrement adaptée au lycée et au supérieur : accès direct et finement paramétrable aux données brutes, expériences préconfigurées astucieuses (pendule, sonar, chute libre), pilotage à distance depuis un navigateur. Physics Toolbox Sensor Suite, très répandue dans le monde anglo-saxon, adopte une approche similaire avec export CSV.
Ces applications sont complémentaires de FizziQ plus que concurrentes : là où elles excellent dans l’accès technique aux données, FizziQ ajoute la couche pédagogique - cahier d’expériences, protocoles distribuables, activités guidées - qui facilite la gestion d’une classe entière. D’ailleurs, La Physique Autrement (Université Paris-Saclay) recommande les deux : Phyphox « plutôt lycée ou supérieur », FizziQ « plutôt collège-lycée ».
Pour un regard extérieur et documenté, l’article The FizziQ ecosystem as a pocket laboratory in physics education, publié dans Physics Education en 2026 par Mustafa Ergun et Ulysse Delabre, analyse l’écosystème FizziQ et sa place dans l’enseignement expérimental. Nous en proposons de notre côté un retour d’usage dans FizziQ au banc d’essai.
Les applications spécialisées
Pour des usages ponctuels : sonomètres et analyseurs de spectre (Decibel X, Spectroid), applications de boussole et de téslamètre, outils d’analyse vidéo (Vernier Video Physics, Kinovea sur ordinateur), ou simples visualiseurs de capteurs (Sensor Kinetics, AndroSensor) affichant les flux bruts. Elles peuvent servir de seconde mesure pour croiser les résultats, mais leur usage fragmenté - une application par grandeur - et la présence fréquente de publicités les rendent moins adaptées au cadre scolaire qu’une application intégrée et sans traceurs.
Réussir ses séances en classe : conseils pratiques
Un diapason, deux smartphones : la mesure passe de main en main.
Cadrer l’usage du téléphone. La règle qui fonctionne : le téléphone est un instrument de mesure pendant la séance, rien d’autre. Annoncer le cadre en début d’heure, prévoir le mode avion (tous les capteurs fonctionnent sans connexion), travailler en binômes - un manipulateur, un secrétaire. Nos retours d’expérience : Nos conseils pour utiliser FizziQ en classe et le tutoriel pas à pas Première séance d’investigation avec FizziQ.
Faire de l’hétérogénéité un atout. Tous les téléphones n’ont pas les mêmes capteurs ni les mêmes performances : c’est une chance pédagogique. Comparer les valeurs de g obtenues par dix appareils, c’est parler concrètement de dispersion, de moyenne, d’écart-type et d’incertitude - des notions abstraites qui deviennent tangibles. C’est le bon moment pour apprendre à évaluer l’incertitude de vos mesures de façon rigoureuse, avant même de conclure sur un résultat.
Développer l’esprit critique face au capteur. Une mesure n’est pas une vérité : le sonomètre n’est pas étalonné en classe 1, le GPS dérive en intérieur, le magnétomètre est recalibré en permanence. Identifier les limites de son instrument est l’un des apprentissages les plus précieux de la smartphonique.
Et si les smartphones sont interdits dans l’établissement ? L’encadrement de l’usage du téléphone au collège, étendu au lycée, ne condamne pas l’expérimentation numérique : les mêmes mesures sont réalisables sur les tablettes de l’établissement, sur ordinateur avec FizziQ Web (qui ajoute simulations, spectrogramme et Python), ou avec des capteurs externes via FizziQ Connect. Beaucoup d’établissements prévoient aussi des dérogations pédagogiques encadrées, téléphones distribués et ramassés en début et fin de TP. Le point complet dans notre article sur les alternatives à l’interdiction du smartphone.
En résumé
Faire de la physique avec un smartphone, c’est transformer un objet du quotidien en instrument scientifique : mesurer une accélération, chronométrer un son à la milliseconde, analyser un mouvement image par image, cartographier un champ magnétique, suivre son rythme cardiaque avec une caméra. C’est couvrir une large part des programmes du cycle 3 au supérieur sans budget ni matériel supplémentaire. C’est surtout redonner à chaque élève le geste fondateur de la science : mesurer par soi-même, douter, recommencer, conclure.
Le smartphone couvre gratuitement l’essentiel des mesures de physique du secondaire.
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FAQ
Peut-on vraiment faire des mesures précises avec un smartphone ? Oui. Les capteurs MEMS des smartphones sont de qualité industrielle : l’accéléromètre permet de mesurer g à mieux que 1 % près, le microphone mesure des fréquences au hertz près, et des publications dans American Journal of Physics ont validé ces capteurs pour des TP universitaires.
Quelle est la meilleure application gratuite pour faire de la physique avec un smartphone ? FizziQ (collège-lycée, démarche d’investigation complète avec plus de 50 instruments et un cahier d’expériences) et Phyphox (lycée-supérieur, accès paramétrable aux données brutes) sont les deux références gratuites en français. Physics Toolbox est l’alternative anglo-saxonne.
Tous les smartphones possèdent-ils les mêmes capteurs ? Non. Accéléromètre, gyroscope, magnétomètre, microphone, caméra et GPS sont présents sur la quasi-totalité des modèles ; le baromètre et le LiDAR ne figurent que sur certains. Une application comme FizziQ détecte automatiquement les capteurs disponibles.
Android ou iPhone : lequel choisir pour faire de la physique ? Les deux conviennent. Les capteurs sont de qualité équivalente et FizziQ comme Phyphox fonctionnent à l’identique sur les deux systèmes. Seule différence notable : l’accès aux données varie légèrement selon les modèles, ce qui alimente d’ailleurs de bonnes discussions sur la comparaison des instruments.
Peut-on utiliser une tablette à la place d’un smartphone ? Oui. Les tablettes embarquent la plupart des mêmes capteurs (souvent sans baromètre ni GPS pour les modèles Wi-Fi) et sont fréquemment préférées en classe, car elles appartiennent à l’établissement.
Les élèves ont-ils besoin d’Internet pour utiliser les capteurs ? Non. Tous les capteurs fonctionnent en mode avion. Seul le GPS nécessite de capter les satellites - mais pas de réseau mobile. Les mesures se font donc sans connexion, ce qui simplifie aussi la gestion de classe.
Quelles expériences de physique faire sans aucun matériel ? Mesurer la vitesse du son avec deux téléphones, étudier la chute libre par chronophotographie, analyser le spectre de sa voix, mesurer le champ magnétique terrestre, enregistrer l’accélération d’un ascenseur, ou mesurer sa fréquence cardiaque avec la caméra.
Que ne peut-on pas mesurer avec un smartphone ? La température de l’air, la tension et le courant électriques, le pH ou la radioactivité ne sont pas accessibles aux capteurs internes. Pour ces grandeurs, on connecte des capteurs externes Bluetooth, par exemple avec FizziQ Connect.
Comment faire si les smartphones sont interdits dans mon établissement ? Les mêmes mesures sont réalisables sur tablettes, sur ordinateur avec FizziQ Web, ou avec des capteurs Bluetooth externes. De nombreux établissements accordent aussi des dérogations pédagogiques encadrées pour les TP.
À partir de quel âge peut-on faire des sciences avec un smartphone ou une tablette ? Dès le cycle 3 (8-11 ans) avec des mesures simples de son, de lumière ou de météo, par exemple avec FizziQ Junior, conçu avec la Fondation La main à la pâte pour les 7-12 ans.