Les logiciels de simulation occupent aujourd’hui une place importante dans l’enseignement des sciences expérimentales. Ils permettent de faire varier un paramètre à la fois, d’accéder à des grandeurs difficiles à mesurer, de reprendre une expérience autant de fois que nécessaire. Mais ils suscitent aussi une inquiétude légitime : une simulation ne risque-t-elle pas de se substituer à l’expérience réelle, et de faire croire à l’élève que le monde se comporte exactement comme le modèle programmé ?
Ce guide propose de clarifier ce qu’est réellement un logiciel de simulation en physique-chimie, ce qu’il permet et ce qu’il ne permet pas, quelles familles d’outils existent, et comment le module Simulation de FizziQ Web se situe dans ce paysage. Son parti pris est simple : une simulation devient pédagogiquement puissante lorsqu’elle sert de support à une véritable démarche expérimentale - mesurer, tracer, modéliser, conclure - et non lorsqu’elle se contente de montrer un phénomène.
Sommaire
- Qu’est-ce qu’un logiciel de simulation ?
- Pourquoi utiliser des simulations en sciences ?
- Ce qu’une simulation ne remplace pas
- Le module Simulation de FizziQ Web
- Gratuité, conditions d’accès et remise des travaux
- Les simulations de mécanique
- Les simulations d’électricité et d’ondes
- La simulation des gaz parfaits
- FizziQ Web, PhET ou un autre outil : lequel choisir ?
- Trois démarches d’investigation
- Questions fréquentes
- Sources
1. Qu’est-ce qu’un logiciel de simulation en physique-chimie ?
Une simulation est un programme qui calcule l’évolution d’un système à partir d’un modèle : un ensemble d’équations, d’hypothèses et de valeurs numériques choisies par le concepteur. Ce que l’élève voit à l’écran n’est donc pas le monde physique, mais le comportement d’un modèle du monde physique.
Cette distinction n’est pas un détail de vocabulaire. Elle conditionne l’interprétation de tout ce qui sera observé. Le groupe PEGASE de l’ENS de Lyon formule ce principe de façon très nette : un simulateur est programmé avec les règles d’une théorie ou d’un modèle, et il fait « vivre » ce modèle plutôt qu’il ne reproduit exactement les objets réels tels qu’on les voit.
Il est utile de distinguer plusieurs types d’outils souvent réunis sous le même mot :
| Type d’outil | Ce que l’utilisateur contrôle | Ce qu’il obtient |
|---|---|---|
| Animation | Rien ou presque : lecture, pause | Une illustration d’un phénomène prédéfini |
| Simulation interactive | Des paramètres du modèle | Un comportement recalculé à chaque changement |
| Laboratoire virtuel | Un dispositif qu’il assemble | Un montage fonctionnel et ses mesures |
| Moteur physique | Des objets qu’il crée librement | Un système mécanique quelconque |
| Modélisation numérique | Les équations elles-mêmes | Une solution calculée (tableur, Python…) |
Une animation montre. Une simulation interactive répond : elle recalcule le comportement du système quand l’élève modifie une grandeur. C’est cette réponse qui rend possible une démarche d’investigation, parce qu’elle permet de tester une hypothèse.
Il faut enfin distinguer la simulation de la modélisation. Dans une simulation, le modèle est déjà écrit et l’élève l’explore. Dans une activité de modélisation, l’élève cherche lui-même la relation mathématique qui rend compte des données. Les deux démarches sont complémentaires : c’est précisément lorsqu’une simulation fournit des données brutes que l’élève peut ensuite faire un vrai travail de modélisation dessus.
2. Pourquoi utiliser des simulations en sciences ?
Faire varier une seule grandeur à la fois
C’est la principale difficulté des travaux pratiques réels : en changeant la longueur d’un pendule, on modifie souvent aussi la masse, l’amplitude ou le point d’accroche. Une simulation garantit que toutes les autres variables restent rigoureusement constantes. Elle est donc un excellent terrain pour construire la notion de variable contrôlée.
Reproduire exactement une expérience
Les mêmes conditions initiales donnent le même résultat. L’élève qui s’est trompé peut recommencer, comparer deux séries, revenir sur une mesure aberrante.
Explorer des situations inaccessibles
Une centrifugeuse soumettant un objet à plusieurs fois l’accélération de la pesanteur, un projectile lancé à 100 m/s, un gaz porté à très basse température : ces situations sont hors de portée d’une salle de classe.
Jouer avec le temps et les échelles
Ralentir une chute, revenir en arrière, observer un phénomène périodique sur plusieurs dizaines de périodes. PEGASE cite explicitement cette valeur ajoutée : voir l’invisible, jouer avec le temps, jouer avec les échelles.
Accéder à des grandeurs difficiles à mesurer
Vitesse angulaire, accélération tangentielle, accélération centripète, énergie cinétique instantanée : autant de grandeurs qu’un dispositif scolaire ne mesure généralement pas directement, et qu’une simulation peut fournir en continu.
Travailler sans matériel spécialisé
Un navigateur suffit. C’est un argument matériel, mais il est décisif pour les établissements peu équipés, pour le travail à la maison ou pour préparer un TP avant de le réaliser.
3. Ce qu’une simulation ne remplace pas
Cette section est la plus importante du guide.
Une simulation produit exactement ce que son modèle prévoit, ni plus ni moins. Les conséquences pédagogiques sont directes :
- Elle ne contient pas les phénomènes que le programmeur n’y a pas mis. Si le modèle de pendule ignore la résistance de l’air, aucune expérience virtuelle ne permettra jamais de la découvrir.
- Ses données sont généralement peu ou pas bruitées. L’élève obtient un alignement parfait, une courbe lisse, un coefficient de corrélation proche de 1. Le travail sur les incertitudes de mesure, la dispersion, la répétabilité, ne peut donc pas être conduit sur une simulation seule : il exige des mesures réelles.
- Elle ne pose pas les problèmes du réel : réglage d’un dispositif, parallaxe, temps de réaction, contact électrique défaillant, thermomètre mal placé.
- Elle peut faire croire qu’un modèle est vrai alors qu’il n’est que valide dans un domaine donné.
C’est pourquoi le principe posé par PEGASE mérite d’être répété : le simulateur ne remplace en rien l’expérience lorsque celle-ci est réalisable.
En revanche, une simulation est irremplaçable pour une question que l’expérience réelle traite mal : jusqu’où un modèle reste-t-il valable ? Le pendule simple en fournit l’exemple canonique, développé plus loin.
La simulation permet d’expérimenter sur un modèle. L’expérience réelle permet d’interroger le monde physique. Une séance de sciences complète a besoin des deux.
4. Le module Simulation de FizziQ Web
FizziQ Web est une application web gratuite, utilisable sans installation ni compte, dans Chrome, Edge, Firefox ou Safari. Les fichiers restent stockés localement sur l’ordinateur.
Sa particularité tient moins au catalogue de simulations qu’à leur intégration dans une chaîne complète de travail scientifique. Les données d’une simulation arrivent dans le cahier d’expériences au même format que celles d’une analyse audio, d’un pointage vidéo ou d’un capteur externe connecté par Bluetooth ou USB. Elles sont donc traitées avec les mêmes outils : tableaux, colonnes calculées, graphiques, ajustements de courbes, interpréteur Python, rapport final exportable en PDF ou en Word.
Le parcours type de l’élève est le suivant :
- choisir une simulation ;
- régler les paramètres du modèle ;
- placer les capteurs virtuels correspondant aux grandeurs à suivre ;
- lancer l’enregistrement (REC, puis START) ;
- arrêter l’enregistrement : les données sont ajoutées automatiquement au cahier d’expériences ;
- organiser les données dans un tableau, créer les colonnes calculées utiles ;
- tracer le graphique pertinent, éventuellement après linéarisation ;
- ajuster un modèle mathématique aux points obtenus ;
- comparer les paramètres de l’ajustement aux valeurs théoriques ;
- rédiger la conclusion dans le rapport final.
Le mode d’emploi de FizziQ Web décrit huit simulations : pendule, oscillateur à ressort, balistique, circuit électrique, plan incliné, ondes sur un lac, gaz parfait et centrifugeuse. Le traitement des données s’appuie sur le tableur et sur l’export du rapport en PDF ou en Word.
Un point pratique intéresse particulièrement les enseignants : le mode restreint (voir les réglages) permet de n’afficher que les outils nécessaires à une activité donnée, puis de générer un lien qui ouvre FizziQ Web directement dans cette configuration. Pour une séance sur la période du pendule, on peut ainsi ne laisser visibles que la simulation du pendule, le tableur et le rapport final.
5. Gratuité, conditions d’accès et remise des travaux
Le choix d’un logiciel de simulation ne se joue pas seulement sur ses qualités scientifiques. Trois questions matérielles décident souvent de son adoption réelle dans un établissement :
- faut-il installer un logiciel sur les postes, avec les autorisations que cela suppose ?
- faut-il créer des comptes élèves, et où sont conservées les données produites ?
- comment l’enseignant distribue-t-il l’activité, et comment récupère-t-il les productions ?
La troisième question n’est pas seulement administrative, elle est pédagogique. Un compte rendu qui n’est ni remis ni annoté n’est pas une production scientifique achevée : la communication des résultats fait partie de la démarche, au même titre que la mesure.
L’accès direct : gratuit, sans compte, données locales
FizziQ Web s’ouvre dans un navigateur, sans installation et sans création de compte. Le cahier d’expériences, les tableaux, les graphiques et le rapport sont enregistrés localement sur l’ordinateur, et l’application ne collecte pas de données personnelles.
Ce mode présente des avantages concrets pour un établissement : aucune licence, aucune installation sur les postes, aucun compte élève à gérer, et la possibilité de travailler à la maison sur un ordinateur personnel.
Il a aussi deux contreparties qu’il faut anticiper.
La remise du travail n’est pas prise en charge par l’application. L’élève exporte son rapport en PDF ou en Word, ou sauvegarde l’ensemble de son projet dans un fichier FizziQ, puis le transmet par le canal habituel de l’établissement : ENT, messagerie, espace de dépôt.
Le stockage local est attaché à la machine et au navigateur. En salle informatique, un élève qui change de poste ne retrouvera pas son travail. Il faut donc prévoir systématiquement une étape d’export en fin de séance, ou faire enregistrer le fichier FizziQ dans l’espace personnel de l’élève.
La distribution d’activités et la remise dans l’ENT
Une autre logique existe : celle des plateformes qui prennent en charge le cycle complet de l’activité. Capytale en est l’exemple le plus répandu en France. Ce service en ligne, conçu pour les enseignants notamment en physique-chimie, en mathématiques, en SNT et en NSI, permet de créer et de partager des activités avec les élèves puis de récupérer leurs productions. Il fonctionne dans un navigateur, sans installation, et s’intègre à l’ENT sans authentification supplémentaire.
Le cycle est le suivant : l’enseignant crée l’activité et sa consigne, la partage par un code ou un lien, chaque élève ouvre une copie personnelle, l’enregistre autant de fois qu’il le souhaite, puis clique sur « Rendre ce travail ». L’enseignant retrouve alors les copies de toute la classe dans son interface, peut les annoter, les corriger et les renvoyer. Aucun fichier ne transite : tout reste sur la plateforme.
FizziQ Web fait partie des applications intégrées à Capytale, annoncée en juin 2026 par l’équipe du service. Une activité de simulation peut donc être menée de bout en bout - consigne, mesures, analyse, compte rendu, remise - sans quitter l’environnement de travail de l’établissement.
Une différence importante doit alors être signalée aux élèves et aux familles : dans ce mode, le travail n’est plus stocké localement mais sur la plateforme institutionnelle. C’est précisément ce qui permet à l’enseignant d’y accéder, mais cela change le régime de conservation des données par rapport à l’accès direct.
Une recommandation pratique, valable pour toute application intégrée à une plateforme : testez la séance en conditions réelles avant de la mener, en particulier si elle mobilise des fonctions soumises à une autorisation du navigateur - microphone, caméra, Bluetooth ou USB. Les simulations, elles, ne demandent aucune autorisation particulière : c’est l’une des raisons pour lesquelles elles constituent souvent la première activité mise en place.
Deux modes pour deux usages
| Accès direct à FizziQ Web | Activité distribuée par l’ENT | |
|---|---|---|
| Gratuité | Oui | Oui |
| Installation | Aucune | Aucune |
| Compte à créer | Aucun | Aucun (accès par l’ENT) |
| Lieu de stockage | Ordinateur de l’élève | Plateforme institutionnelle |
| Remise du travail | Export puis dépôt | Directement dans l’activité |
| Correction et renvoi de la copie | Outil extérieur | Intégrés |
| Consultation des copies de la classe | Non | Oui |
L’accès direct convient à une découverte, à une démonstration devant la classe, à un travail à la maison ou à une séance sans identification. L’accès par l’ENT convient à une activité structurée, distribuée à une classe entière et donnant lieu à un compte rendu évalué.
6. Les simulations de mécanique
Pendule simple
Paramètres réglables : longueur de 0,2 à 5,0 m, angle initial de 5° à 85°. Grandeurs mesurables : angle, vitesse angulaire, accélération tangentielle, accélération centripète, énergies cinétique et potentielle.
L’activité de référence consiste à vérifier la relation
T = 2π√(L/g)
en mesurant la période pour plusieurs longueurs, puis en traçant T² en fonction de L. La pente attendue vaut 4π²/g ≈ 4,03 s² m⁻¹, ce qui fournit une détermination de g.
Mais cette formule n’est pas exacte : elle résulte de l’approximation des petits angles, sinθ ≈ θ. La plage d’angles proposée par la simulation permet précisément d’en explorer les limites. En notant T₀ la période donnée par la formule et θ₀ l’amplitude angulaire :
| Amplitude θ₀ | Écart relatif T/T₀ - 1 |
|---|---|
| 5° | 0,05 % |
| 10° | 0,19 % |
| 30° | 1,7 % |
| 60° | 7,3 % |
| 85° | 15,8 % |
C’est un usage exemplaire de la simulation : mesurer l’écart entre un modèle approché et un modèle plus complet, sur un domaine où l’expérience réelle serait dominée par les frottements et la difficulté de mesurer précisément l’amplitude.
Attention à une confusion fréquente : le fait que la période ne dépende pas de la masse est une propriété du modèle, pas un résultat que la simulation « démontre ». La simulation ne peut ici que confirmer ce qui a été programmé.
Activité FizziQ : Pendule simple : T² = f(L). Mode d’emploi : simulation du pendule.
Oscillateur à ressort
Paramètres : raideur de 1 à 100 N/m, masse de 0,1 à 5,0 kg, amplitude initiale de 0,05 à 1,0 m, amortissement de 0 à 2,0 N·s/m.
La relation à établir est
T = 2π√(m/k)
Avec les valeurs par défaut (m = 0,5 kg, k = 20 N/m), la période vaut environ 0,99 s. Le tracé de T² en fonction de m à raideur fixée donne une droite de pente 4π²/k.
L’amortissement mérite une remarque de précision. Le régime critique correspond à b_c = 2√(km). Avec les valeurs par défaut, b_c ≈ 6,3 N·s/m, bien au-delà du maximum réglable : le mouvement reste donc pseudo-périodique quelle que soit la valeur choisie. Pour observer un régime apériodique, il faut se placer à faible raideur et faible masse - par exemple k = 1 N/m et m = 0,1 kg, pour lesquels b_c ≈ 0,63 N·s/m. C’est en soi un bon exercice de terminale : déterminer par le calcul les réglages qui permettront d’observer le phénomène recherché.
Activité FizziQ : Oscillateur masse-ressort : période. Mode d’emploi : simulation oscillateur à ressort.
Mouvement balistique
Paramètres : vitesse initiale de 10 à 100 m/s, angle de tir de 15° à 85°, masse du projectile, résistance de l’air activable.
Sans frottement, la portée vaut
R = (v₀² sin(2α))/g
maximale pour α = 45°. Avec v₀ = 50 m/s, elle atteint environ 255 m.
L’intérêt pédagogique réel apparaît lorsqu’on active la traînée : la trajectoire devient asymétrique, la portée diminue, l’angle optimal descend nettement en dessous de 45°, et le résultat dépend désormais de la masse - alors qu’il en était indépendant dans le modèle sans frottement. La comparaison des deux modèles est bien plus formatrice que la vérification du modèle parabolique seul.
Activité FizziQ : Angle optimal de tir : 45°. Mode d’emploi : simulation balistique.
Plan incliné
Paramètres : angle de 5° à 90°, distance de 1 à 10 m, coefficient de frottement de 0 à 1.
L’accélération d’un solide qui glisse sur le plan s’écrit
a = g( sinθ - µ cosθ)
Deux conditions de validité doivent être explicitées aux élèves : cette expression suppose que l’objet glisse (et non qu’il roule), et le mouvement ne démarre que si tanθ > µ. Sans frottement à 30°, on obtient a = 4,90 m/s², soit 10 m parcourus en 2,02 s et une vitesse finale de 9,9 m/s. Avec µ = 0,3, l’accélération tombe à 2,36 m/s².
À 90°, le mouvement redevient une chute libre : la simulation matérialise ainsi le raisonnement de Galilée, qui utilisait le plan incliné pour ralentir la chute et la rendre mesurable.
Activité FizziQ : Plan incliné : composantes du poids. Mode d’emploi : simulation plan incliné.
Centrifugeuse
Grandeurs mesurables : vitesse angulaire ω, accélération centripète a_c = ω² R, période T = 2π/ω, et une force centrifuge apparente F = mω² R.
Ce dernier point exige une formulation rigoureuse. Dans un référentiel galiléen, aucune « force centrifuge » ne s’exerce sur l’objet : c’est au contraire une force centripète, dirigée vers l’axe, qui courbe sa trajectoire. La force centrifuge est une force d’inertie, qui n’a de sens que dans le référentiel tournant, celui de l’objet lui-même. La simulation permet de mesurer a_c et de vérifier sa dépendance en ω² ; l’enseignant gagnera à préciser explicitement dans quel référentiel il se place, sous peine d’installer une conception erronée durable.
Ordre de grandeur utile : pour ressentir une accélération de 5 g à 1 m de l’axe, il faut ω ≈ 7,0 rad/s, soit environ 67 tours par minute.
Activité FizziQ : Centrifugeuse : a = ω²r. Mode d’emploi : simulation centrifugeuse.
7. Les simulations d’électricité et d’ondes
Circuit électrique
La simulation permet de construire un circuit, et pas seulement de l’observer : on dépose des composants (pile, générateur alternatif, résistances, lampes, diodes, interrupteurs), on relie les bornes, et le circuit fonctionne dès qu’il est fermé. Deux instruments de mesure sont disponibles : l’ampèremètre, à placer en série, et le voltmètre, en dérivation.
C’est un point souvent sous-estimé : le branchement correct des appareils de mesure est une difficulté récurrente au collège et en seconde, et la simulation permet de la travailler sans risque de destruction du matériel. La vérification de la loi d’Ohm, U = RI, en découle naturellement.
Limite à annoncer : les composants sont idéalisés. Une pile réelle possède une résistance interne, une lampe voit sa résistance varier fortement avec la température, une diode a une tension de seuil. Selon le degré d’idéalisation retenu, l’écart avec un montage réel peut être significatif - et c’est une bonne raison de faire les deux.
Mode d’emploi : simulation circuit électrique.
Ondes à la surface d’un lac
Paramètres : fréquence de 0,1 à 5 Hz, amplitude de 1 à 100 cm, célérité de 0,5 à 5 m/s.
Le dispositif comporte une source qui génère les ondes et des flotteurs, qui jouent le rôle de capteurs virtuels en mesurant la hauteur de l’eau à leur position. C’est un choix de conception heureux, car il rend visible une idée difficile : la matière ne se déplace pas avec l’onde. Le flotteur oscille sur place tandis que la perturbation, elle, progresse.
La relation à établir est
λ = v/f
Avec les valeurs par défaut (v = 2 m/s, f = 1 Hz), la longueur d’onde vaut 2 m. Deux flotteurs placés à des distances différentes permettent de mesurer un déphasage et d’en déduire la célérité. Avec plusieurs sources, on observe des interférences.
Une précision utile : le modèle utilisé impose une célérité constante, réglée par l’utilisateur. Les vraies ondes de surface sont dispersives - leur célérité dépend de la longueur d’onde et de la profondeur. Le modèle est donc simplifié, ce qui est parfaitement légitime au niveau du lycée, à condition de ne pas présenter ce comportement comme une propriété générale des ondes à la surface de l’eau.
Activités FizziQ : Relation v = λf : ondes de surface et Atténuation d’une onde circulaire. Mode d’emploi : simulation ondes sur un lac.
8. La simulation des gaz parfaits
Paramètres : volume du récipient (modifiable par un piston), température, nombre de particules.
Cette simulation permet de vérifier les lois usuelles :
- à température constante, PV = constante ;
- à volume constant, P/T = constante ;
- à pression constante, V/T = constante ;
- et l’équation d’état PV = nRT.
Deux remarques de rigueur.
Sur les noms. L’attribution des noms « loi de Charles » et « loi de Gay-Lussac » varie selon les ouvrages et les traditions nationales. Mieux vaut donc, en classe, désigner chaque loi par les grandeurs en jeu et la condition qui la définit - « à volume constant, la pression est proportionnelle à la température absolue » - plutôt que par un patronyme dont l’usage n’est pas stabilisé.
Sur la température. Toutes ces proportionnalités ne sont valables qu’avec la température absolue, exprimée en kelvins. C’est une source d’erreur classique, et la simulation permet de la traiter frontalement : en mesurant la pression à volume constant pour plusieurs températures exprimées en degrés Celsius, puis en extrapolant la droite obtenue jusqu’à P = 0, on retrouve le zéro absolu à −273,15 °C. C’est l’une des plus belles activités possibles avec cette simulation, et elle est difficilement réalisable en classe.
Activités FizziQ : Loi de Boyle-Mariotte : PV = cte et Loi de Gay-Lussac et zéro absolu. Mode d’emploi : simulation gaz idéal.
Sur le périmètre. Il serait trompeur de présenter FizziQ Web comme un laboratoire virtuel de chimie. Les simulations disponibles relèvent de la mécanique, de l’électricité, des ondes et de la thermodynamique des gaz. Elles ne comportent ni réactions chimiques, ni titrages, ni structures moléculaires, ni équilibres chimiques. L’appellation scolaire « physique-chimie » reste exacte, mais la partie chimie se limite ici au comportement macroscopique des gaz.
9. FizziQ Web, PhET ou un autre outil : lequel choisir ?
Le choix ne dépend pas seulement du nombre de simulations disponibles. Il dépend aussi de l’objectif pédagogique visé, des outils d’analyse proposés, des conditions d’accès et de la possibilité pour l’enseignant de distribuer une activité et de récupérer les travaux.
PhET, développé depuis 2002 à l’université du Colorado à Boulder à l’initiative du prix Nobel Carl Wieman, propose des simulations gratuites en physique, chimie, biologie, sciences de la Terre et mathématiques, traduites dans des dizaines de langues. Son catalogue est incomparablement plus large et sa force est l’exploration conceptuelle : donner à voir un mécanisme, construire une intuition, susciter une prédiction.
FizziQ Web poursuit un autre objectif : placer l’élève en situation de produire et de traiter des données. La simulation y est une source de mesures parmi d’autres, au même titre qu’un capteur ou une vidéo, et elle débouche sur un tableau, un graphique, un ajustement et un rapport.
| Besoin pédagogique | Type d’outil adapté |
|---|---|
| Découvrir un concept, construire une intuition | Bibliothèque de simulations conceptuelles (PhET) |
| Illustrer rapidement un phénomène en cours | Animations pédagogiques |
| Assembler un montage virtuel | Laboratoire virtuel |
| Produire et analyser des données quantitatives | FizziQ Web |
| Relier simulation, capteurs réels et smartphone | FizziQ Web |
| Créer librement des objets mécaniques | Moteur physique |
| Résoudre les équations soi-même | Tableur ou Python |
À ces critères scientifiques s’ajoutent ceux qui décident de l’usage réel en classe :
| Critère | Bibliothèque de simulations conceptuelles | FizziQ Web |
|---|---|---|
| Accès gratuit | Souvent | Oui |
| Compte obligatoire | Selon l’outil | Non |
| Production de données quantitatives exploitables | Variable | Oui |
| Tableaux, graphiques, ajustements intégrés | Variable | Oui |
| Rédaction d’un compte rendu dans l’outil | Rarement | Oui |
| Remise du travail à l’enseignant | Généralement non | Par export, ou directement si l’activité est distribuée par l’ENT |
Le bon message n’est donc pas qu’un outil serait meilleur qu’un autre, mais qu’ils interviennent à des moments différents de la séquence : explorer d’abord, mesurer et modéliser ensuite. Un établissement peut parfaitement utiliser les deux, et c’est même la configuration la plus fréquente.
10. Trois démarches d’investigation
De quoi dépend la période d’un pendule ?
Hypothèses à tester : la période dépend de la longueur, de la masse, de l’amplitude. Protocole : mesurer la période pour cinq longueurs entre 0,5 et 5 m, à amplitude fixée à 10° pour rester dans le domaine de validité. Traitement : tracer T² = f(L), ajuster une droite, comparer la pente à 4π²/g. Prolongement : reprendre à L fixée en faisant varier l’amplitude de 5° à 85°, et tracer l’écart à la formule. Conclusion autorisée : dans le modèle simulé, la période croît comme √L et l’approximation des petits angles cesse d’être satisfaisante au-delà de quelques dizaines de degrés. Conclusion non autorisée : « la période d’un pendule réel ne dépend jamais de la masse » - la simulation ne teste que son propre modèle. Activité FizziQ : Pendule simple : T² = f(L).
Quel angle donne la portée maximale ?
Protocole : à vitesse initiale fixée, mesurer la portée pour des angles de 15° à 85°, d’abord sans frottement puis avec traînée. Traitement : tracer la portée en fonction de l’angle dans les deux cas. Résultat attendu : maximum à 45° sans frottement, maximum déplacé vers un angle plus faible avec traînée. Discussion : quel modèle décrit le mieux un lancer de ballon ? un tir de fléchette ? un obus ? Activité FizziQ : Angle optimal de tir : 45°.
Comment retrouver le zéro absolu ?
Protocole : à volume constant, relever la pression pour plusieurs températures. Traitement : tracer P = f(θ) avec θ en degrés Celsius, ajuster une droite, extrapoler jusqu’à P = 0. Résultat attendu : une abscisse à l’origine voisine de −273 °C. Limites : le modèle du gaz parfait ignore le volume propre des molécules et leurs interactions ; un gaz réel se liquéfie bien avant d’atteindre cette température, ce qui rend l’extrapolation physiquement inaccessible en pratique. Activité FizziQ : Loi de Gay-Lussac et zéro absolu.
Questions fréquentes
Une simulation peut-elle remplacer un TP ? Non. Elle peut le préparer, le prolonger ou l’expliquer, mais elle ne produit ni les incertitudes de mesure, ni les difficultés de mise en œuvre qui font une partie de l’apprentissage expérimental.
Existe-t-il un simulateur de physique sans installation ? Oui. FizziQ Web comme les simulations HTML5 de PhET fonctionnent directement dans un navigateur, sans installation.
FizziQ Web est-il gratuit ? Oui. L’application est gratuite, aucun compte n’est requis et les fichiers restent stockés localement sur l’ordinateur.
Peut-on l’utiliser sur tablette ou sur Chromebook ? Les simulations fonctionnent dans Chrome, Edge, Firefox et Safari. La connexion à des capteurs externes en Bluetooth ou en USB nécessite Chrome ou Edge.
Les élèves peuvent-ils récupérer les données ? Oui. Chaque enregistrement est ajouté au cahier d’expériences et peut être exporté en CSV, en script Python, en image, ou transféré vers un smartphone par QR code.
Quelles simulations de chimie sont disponibles ? La simulation du gaz parfait et les lois reliant pression, volume et température. FizziQ Web ne propose pas de simulation de réactions chimiques.
Comment les élèves rendent-ils leur travail à l’enseignant ? En accès direct, l’élève exporte son rapport en PDF ou en Word, ou sauvegarde son projet complet dans un fichier FizziQ, puis le transmet par l’ENT ou par le canal habituel de l’établissement. Lorsque l’activité est distribuée par une plateforme intégrée à l’ENT, l’élève travaille sur une copie personnelle et la rend directement, sans transfert de fichier.
FizziQ Web reste-t-il gratuit dans ce cadre ? Oui. L’application est gratuite pour les enseignants comme pour les élèves, quel que soit le mode d’accès. Il n’y a pas de licence à acheter.
Peut-on travailler les incertitudes sur une simulation ? Pas les incertitudes de mesure au sens métrologique, puisque les données sont produites par un calcul. En revanche, on peut travailler l’incertitude liée à la méthode : erreur commise en mesurant une période sur une seule oscillation plutôt que sur dix, effet du pas d’échantillonnage, écart entre modèle approché et modèle complet.
Pour aller plus loin
- Le mode d’emploi complet de FizziQ Web
- L’article Huit expériences à réaliser avec le module Simulation de FizziQ Web
- Les activités FizziQ correspondantes : pendule, ressort, balistique, plan incliné, centrifugeuse, ondes de surface, Boyle-Mariotte et Gay-Lussac
- Le guide sur les incertitudes de mesure
- Le guide Faire de la physique avec un smartphone
Sources
- Mode d’emploi FizziQ Web - </documentation/fizziq-web/>
- PEGASE, ENS de Lyon, « Simulateurs » - https://pegase.ens-lyon.fr/enseigner/simulateurs
- PhET Interactive Simulations, université du Colorado à Boulder - https://phet.colorado.edu/fr/
- Éduscol, « Création, partage, collecte d’activités et générateur d’exercices avec des communs numériques » - https://eduscol.education.gouv.fr/6855/creation-partage-collecte-d-activites-et-generateur-d-exercices-avec-des-communs-numeriques
- Académie de Paris, présentation de Capytale - https://www.ac-paris.fr/capytale-un-service-web-pour-creer-et-partager-des-activites-pedagogiques-de-codage-127480
- Annonce de l’intégration de FizziQ dans Capytale, juin 2026, par l’équipe du projet Capytale (académie de Paris)