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On peut faire des maths avec FizziQ !

Dernière mise à jour : il y a 7 jours

Le smartphone se révèle un instrument d'expérimentation tout à fait intéressant pour mettre en pratique les concepts mathématiques étudiés au collège et au lycée. En utilisant les capteurs du smartphone (accéléromètre, GPS, caméra, microphone), les élèves vont pouvoir mettre en application leurs connaissances théoriques et mieux comprendre l'utilité des concepts qu'ils ont appris. Nous proposons dans ce blog différentes activités qui peuvent être proposées aux élèves de collège et lycée durant les cours de mathématiques ou pour un travail à la maison :

  1. Loi des sinus

  2. Calcul de hauteurs

  3. Cycloïde

  4. Triangulation

  5. Incertitude sur la mesure


1. La loi des sinus

La loi des sinus reste une formule très théorique pour les élèves. Dans cette activité, les élèves utilisent le théodolite de l'application FizziQ et la loi des sinus pour mesurer les longueurs d'un triangle dans la cour de récréation. Cette mise en pratique permet une acquisition rapide et expérimentale du concept, montre aux élèves une application pratique d'une formule très abstraite, et peut être réalisée indifféremment avec une tablette ou un smartphone.


Télécharger l'activité Loi des sinus : https://www.fizziq.org/team/loi-des-sinus


Notre vidéo sur la mesure d'une distance avec le théodolite :


2. Calcul de hauteurs

Qui ne connaît pas l'histoire apocryphe de Niels Bohr et du calcul de la hauteur d'un immeuble à l'aide d'un baromètre. Elle décrit l'inventivité du jeune Niels qui, pour répondre à un énoncé de physique, trouve une quantité de solutions techniquement justes, mais intentionnellement hors sujet. Dans cette activité, les élèves vont utiliser plusieurs façons d'utiliser, non pas le baromètre, mais le theodolite de FizziQ pour calculer la hauteur d'un bâtiment de l'école. En confrontant leurs résultats ils pourront déterminer la meilleure solution. Attention, laisser tomber son portable n'est pas une option !


Lire la fiche pédagogique de la main à la pâte : https://fondation-lamap.org/sites/default/files/sequence_pdf/Defi-mesure-batiment.pdf


La vidéo Billes de Sciences par "La physique autrement" :


3. Etude d'une cycloïde

Quand les mathématiques rejoignent la physique ! Une cycloïde est la courbe représentant la trajectoire d’un point fixé à un cercle qui roule sans glissement et à vitesse constante sur une route. A partir de la vidéo d'une roue téléchargeable à partir de la bibliothèque de vidéos cinématique, l'élève réalise une analyse cinématique qui lui permet de visualiser la trajectoire suivie par un point de la roue, ou d'autres points du rayon. Il peut également exporter les données vers un tableaur Excel. Cette analyse permet à l'élève de se familiariser avec l'analyse cinématique, l'équation des courbes, et il peut faire son propre film de la roue d'un vélo en mouvement.


Télécharger l'activité Etude de la Cycloïde : https://www.fizziq.org/team/cycloide



4. Triangulation

L'activité sur la loi des sinus peut être poursuivie par un calcul de distance par triangulation. On pourra d'abord faire un rappel historique sur le calcul de la longueur du méridien par les astronomes, Pierre Méchain et Jean-Baptiste Delambre et la définition du mètre. Sous forme de séance d'investigation, on abordera également les différents problèmes que pose la mesure de longueur sur des terrains accidentés et l'utilité de la méthode de triangulation. Comme séance de travaux pratiques, dans la cour de récréation, ou mieux sur un grand terrain, on utilisera alors le théodolite pour calculer une longueur importante, et on vérifiera les résultats sur un site de cartographie satellite.


Le protocole s'appuie sur les notations décrites dans cette vidéo :


L'activité Triangulation téléchargeable dans FizziQ : https://www.fizziq.org/team/triangulation


5. Variabilité des mesures

Cette activité propose de faire travailler les élèves sur la variabilité de la mesure d’une grandeur physique. Elle peut également être utilisée dans le cadre du projet expérimental et numérique. FizziQ permet d'enregistrer un grand nombre de données produites par les capteurs (accélération, magnétisme, fréquence, volume sonore). Ces données peuvent être analysées par les élèves directement dans le cahier d'expériences ou exportées dans un tableur. Elles permettent de répondre à différents types de questionnements : quelle est la précision d'une mesure ? comment améliorer la précision ? quel smartphone est le plus précis ? comment rendre compte de la dispersion d'une mesure ?


Télécharger l'activité Incertitude : https://www.fizziq.org/team/incertitude


Consulter la fiche pédagogique de La main à la pâte sur "Mesures et incertitude" : https://fondation-lamap.org/sites/default/files/sequence_pdf/mesures-et-incertitudes-defi-fizziq.pdf



En conclusion

Bien que son nom ne l'indique pas, FizziQ est utilisable dans de nombreux autres domaines que la physique. Mathématiques, SVT, chimie, musique, géographie, sports, les instruments de FizziQ permettent aux élèves de faire des mesures et des travaux d'analyse dans de nombreux domaines et ainsi mieux comprendre le monde qui les entoure.


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P.S. Merci à Guillaume Lefranc pour ses protocoles et vidéos sur les mathématique, à Julien Bobroff et Frédéric Bouquet pour la vidéo sur le calcul de hauteurs, et à Aline Chaillou et Pauline Bacle pour les fiches pédagogiques La main à la Pâte.

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