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Imaginez un outil numérique qui aide les étudiants à maîtriser l'expérimentation scientifique, non pas virtuellement, mais en observant le monde qui les entoure. Imaginez un instrument scientifique qui permet aux élèves de faire des mesures précises sur le son, le mouvement, la position, la lumière ou la couleur. Un instrument facile à utiliser, engageant, qui encourage le travail collaboratif, capable de traiter des calculs complexes en temps réel, portable avec une grande autonomie et rapide à mettre en place. Imaginez un outil qui aide à résoudre les nombreuses inégalités dans l'accès à l'enseignement des sciences. Dans chaque pays, les smartphones ont permis aux citoyens de s'impliquer dans leur vie quotidienne. De la communication aux paiements, en passant par l'interaction sociale, la santé ou l'agriculture : tous les domaines de l'activité humaine sont transformés par ces appareils intelligents. Et ils peuvent aussi transformer la façon dont nos élèves expérimentent. Dans le contexte de la recherche scientifique, les smartphones offrent des fonctionnalités uniques aux étudiants et aux enseignants : - Une variété de capteurs pour effectuer des mesures physiques de qualité dans tous les domaines d'études primaires, secondaires ou universitaires - Une ergonomie adaptée aux élèves pour un engagement fort et durable - Des vitesses de calcul importantes pour réaliser des analyses complexes en temps réel - Des capacités de communication pour échanger des données et se connecter à des capteurs externes - Un appareil digital de petite taille et une grande autonomie, à utiliser sur le terrain ou à la maison - Une disponibilité et familiarité, car les smartphones sont présents dans la plupart des poches des étudiants Il y a quelques années, certaines applications dédiées ont vu le jour pour capturer et afficher les données des capteurs. Leur complexité les rendait plus appropriés pour les sciences de niveau universitaire que pour le primaire ou le secondaire. Heureusement, ils ont évolué pour devenir des outils d'expérimentation complets, utilisables au collège ou au lycée. En partenariat avec la Fondation La main à la pâte, reconnue pour promouvoir la recherche scientifique en Europe, la startup Trapeze.digital a créé FizziQ. L'application est gratuite, disponible sur Android et iOS, et propose les nombreuses fonctionnalités nécessaires à la conduite d'une investigation scientifique par les étudiants : - Analyse et enregistrement de plus de 30 mesures physiques - Des cahiers contenant des données, des mesures, des graphiques, du texte, des photos et des tableaux - Fonctionnalités d'exportation, pour créer de beaux documents PDF et CSV - Fonctionnalités de partage de bloc-notes pour une collaboration facile - Des outils d'expérimentation, dont des synthétiseurs, une bibliothèque de sons, un double enregistrement, des déclencheurs, et bien d'autres encore... - Protocoles scientifiques à partager avec les étudiants et la communauté éducative Ne nous trompons pas. FizziQ, ou toute autre application, ne peut remplacer les équipements de laboratoire de pointe. Non seulement ces instruments sont calibrés avec précision, mais il est utile de connecter des fils, d'utiliser des outils dédiés, de manipuler des appareils analogiques. Et soyons clairs, il existe de nombreuses mesures que les smartphones ne sont pas conçus pour effectuer. Cependant, dans de nombreux cas, les smartphones ne sont pas seulement un substitut adéquat aux instruments de laboratoire encombrants et coûteux. Ce sont aussi des outils pédagogiques à expérimenter, que les étudiants ont à cœur d'utiliser et qui resteront dans leur poche toute leur vie… un endroit où vous ne trouverez jamais d'oscilloscope !

Qui n'a pas entendu parlé de ChatGPT, la dernière version de l'outil conversationnel en langage naturel de la société d'intelligence artificielle OpenAI ? Successeur à la mode internet et AI du programme psychologue ELIZA, créé en 1966, ChatGPT promet de répondre de manière précise et structurée à toute question et est capable de soutenir des conversations à la manière d'un être humain. L'engouement pour le logiciel a été tel qu'il a battu le record d'acquisition d'utilisateurs, tous curieux de savoir si la machine intelligente était enfin arrivée. Nous aussi, nous voulions savoir quelles suggestions ChatGPT pouvait avoir sur notre sujet favori : l'utilisation des smartphones pour des expériences scientifiques. Les réponses aux questions que nous avons posées nous ont à la fois exaltés et déçus, mais surtout, elles nous ont permis d'en savoir beaucoup plus sur le fonctionnement du logiciel, et réfléchir sur le futur de l'IA pour aider le développement des sciences. Commençons par une question très générale : « Pourquoi utiliser un smartphone pour faire des expériences scientifiques ? ». La réponse, dont nous fournissons la copie d'écran ci-dessus, nous a un peu scotché. On peut, en effet, difficilement synthétiser mieux l’idée qui a été la nôtre quand nous avons créé l'application FizziQ. Nous pourrions presque mettre ce texte directement sur notre plaquette sans en changer une virgule ! La réponse contient même un avertissement sur la question de la précision des capteurs, un point particulièrement important pour l'utilisation des smartphones comme instruments de mesure en sciences. Du coup, on a voulu en savoir plus : "Quelles expériences scientifiques peut-on donc faire avec un smartphone ?" Là, par contre, on est déçus ... ou rassurés … c’est selon. Si la première réponse était précise et parfaitement juste, ce deuxième test se révèle décevant car la plupart des expériences scientifiques proposées sont inintéressantes, mal décrites, ou, pire, impossibles, comme le calcul de la vitesse de la lumière. ChatGPT est à côté de la plaque, mais peut-être sommes-nous en partie responsables car nous n'avons pas été très précis sur la raison pour laquelle nous voulions utiliser les smartphones pour faire de l'expérimentation scientifique, et quel type d'expérience nous recherchions. Cependant, la réponse n’est pas inintéressante pour comprendre comment fonctionne le logiciel, car elle montre qu'il utilise à la fois un raisonnement logique fondés sur des analogies (le calcul de la vitesse de la lumière qui reproduit le calcul de la vitesse d’un objet matériel), et également des connaissances "originales", trouvées sur internet (par exemple le calcul de g en différents points du globe est une expérience très rarement mentionnée). Nous aimerions cependant bien en savoir plus sur ce calcul de la vitesse de la lumière. Comment ChatGPT propose-t-il que nous procédions ? Une chose est sûre, le protocole proposé par ChatGPT n’a pu être proposé par un humain. On ne trouve d'ailleurs ce protocole nulle part sur internet. Il est fondé sur un raisonnement logique de ChatGPT : puisque l'objectif est de calculer une vitesse et que les deux paramètres qui entrent dans le calcul de la vitesse sont la distance et le temps, trouvons un moyen de les calculer. C’est une bonne approche, mais malheureusement aucun des paramètres ne peut être calculé de la manière dont le propose ChatGPT. Néanmoins, cette réponse est d’une telle logique qu’un néophyte pourrait facilement se laisser berner, ce qui en soit pose d'ailleurs en soit d'autres problèmes. Pour faire bonne mesure, le logiciel nous met d'ailleurs en garde sur le fait que ce calcul doit être fait précisément, car la lumière va très vite… Là, au moins, on est d'accord ! Bien sûr, la question était un peu piégeuse ! Essayons donc une expérience plus simple qui consiste à utiliser la chute d'un objet pour mesurer la constante de gravité g. ChatGPT interprète correctement g et explique bien l'objectif de la manip. Il donne également un protocole tout à fait plausible, mais sans donner de détails pour réaliser la mesure. Par contre le logiciel ajoute des informations qui montrent qu'il ne maîtrise pas la manip. En effet les variations de gravité dues à la latitude ou l'altitude sont largement inférieures aux erreurs de mesure d'une telle expérience. Une bonne copie doit donner la bonne dose d'informations justes et pertinentes. ChatGPT est extrêmement addictif et on pourrait poursuivre longtemps la conversation, mais ces quelques interactions nous permettent déjà de nous faire une idée sur les possibilités et limites du logiciel dans sa version actuelle. Est-il prêt à révolutionner les sciences ? Pas encore, car il est difficile de fairer confiance à un programme qui donne avec le même aplomb des réponses tout à fait justes ou complètement fausses. Le défaut de ChatGPT est de ne pas expliciter d'où vient la réponse qu'il produit, un problème récurrent dans les algorithmes d'intelligence artificielle fondés sur les réseaux de neurones. Tout article scientifique donne ses sources, le raisonnement qui soutient l'analyse et les sources qui ont été jugées non crédibles, ChatGPT doit nous donner plus d'éléments pour juger de la pertinence de ses réponses. C'est une évolution nécessaire sans lequel il restera cantonné dans le rôle d'assistant d'écriture junior, ce qui n'est déjà pas si mal ! Si ChatGPT n’est pas encore tout à fait prêt à nous donner les réponses dont nous avons besoin pour comprendre le monde, ne nous y trompons pas, cela viendra. En attendant ce futur un peu inquiétant, une chose est sûre : nous allons découvrir une créativité nouvelle dans les copies de nos élèves !

De nombreuses applications permettent de calculer le rythme cardiaque en utilisant uniquement l'appareil photo d'un smartphone. Sur quels principes reposent ces applications ? Peut-on utiliser FizziQ pour réaliser les même mesures ? Cette technique peut-elle nous aider à mieux comprendre certaines spécificités de notre système cardio-vasculaire ? 1. La photopléthysmographie Le phénomène physiologique sur lequel reposent ces applications a été mis en évidence pour la première fois en 1937 par Hertzman et Spealman (5). Ces deux scientifiques ont constaté qu'ils pouvaient mesurer à l'aide d'une cellule photoélectrique des variations de transmittance de la lumière à travers le doigt et que ces variations permettaient d'estimer précisément le rythme cardiaque. En effet, à chaque battement du coeur, un afflux de sang se propage dans les vaisseaux durant la phase que l’on appelle systole. Le volume sanguin augmente rapidement dans les vaisseaux capillaires et les tissus deviennent légèrement plus épais et rouges du fait de l’afflux de sang chargé d’hémoglobine (3). Avec le reflux cardiaque, durant la phase de diastole, la quantité de sang dans les tissus diminue et ils deviennent moins opaques. En analysant les variations d’opacité ou de couleur des tissus suffisamment transparents, comme ceux d'un doigt ou d'un lobe d'oreille, on peut ainsi déterminer les phases systole et diastole et calculer le rythme cardiaque (1). L'analyse des flux sanguins par cette méthode optique s'appelle la photopléthysmographie, du grec "phôtós", la lumière; "plêtusmos”, l'augmentation; et "gráphô", écrire. Cette méthode est devenue progressivement très importante dans le domaine médical de surveillance, par exemple elle est utilisée dans les oxymètres portables qui ont été essentiels pour suivre les malades atteints de la Covid-19. Elle est également utilisée dans les montres connectées pour calculer la fréquence cardiaque. Sous certaines conditions, on peut utiliser la caméra de nos smartphones pour conduire des analyses simples de photopléthysmographie. Bien sûr nous n'atteindrons pas la précision d'appareils spécialisés mais on peut néanmoins obtenir un certain nombre d'intuitions intéressantes sur le fonctionnement du système cardio-vasculaire humain. Nous étudions dans la suite deux méthodes pour conduire cette analyse. 2. Analyse par mesure de luminosité Nos smartphones possèdent des capacités d'analyse de lumière et de couleur grâce à la caméra. L'application FizziQ donne deux types d'informations qui seront utiles à cette analyse : la luminance qui mesure la quantité de lumière réfléchie par une surface, et la colorimétrie qui permet de mesurer les quantités de lumières transmises par le filtre de Bayer de l'appareil photo. Le luxmètre de l'application FizziQ permet de mesurer l'opacité des tissus de notre index. Sélectionnons la luminance moyenne qui permet une analyse globale de la lumière réfléchie. On place le bout du doigt en contact avec la lentille de l'appareil photo comme indiqué sur la photo en appuyant très légèrement sur l'objectif. On s'assure que la luminosité est comprise entre 15% et 40% en éclairant plus ou moins le doigt avec un source de lumière externe. Le meilleur endroit pour faire cette mesure est le bout extrême du doigt. Après quelques instants, on constate qu’un signal régulier apparaît sur le graphique. Ce signal est faible, et n'entraine une variation que de quelques pour-cent de la luminosité. Progressivement le doigt au contact du téléphone se réchauffe et dilate les vaisseaux ce qui améliore le signal. Il faut trouver la meilleure position en déplaçant le doigt sur l'objectif. Attention, si la pression exercée par le doigt est trop forte, le diamètre des capillaires et leur capacité de dilatation est moins importante, ce qui réduit les variations de transmittance. D'autre part la qualité de la caméra et la rapidité du smartphone sont des éléments déterminants pour faire des mesures précises. Enfin sur les doigts très fins, comme ceux des enfants, la mesure peut se révéler difficile à mettre en oeuvre. Pour étudier le signal on enregistre les données pendant une dizaine de secondes avec le bouton REC et on l'ajoute au cahier d'expériences. Avec les boutons d'échelle on peut centrer et agrandir l'échelle, et sélectionner la plage d'étude. A noter que l'on peut déplacer le bouton de sélection + si il gêne. On constate que le rythme des pics est régulier et permet de mesurer ce qui devrait être le rythme cardiaque. Les creux correspondent aux phases de systole durant lesquelles le sang est abondant dans les vaisseaux, les pics correspondent aux phase de diastole. En utilisant la loupe du cahier d'expériences, on mesure l’écart de temps entre les différents pics (1,05 s) ce qui nous donne la fréquence cardiaque qui dans ce cas est de 57 pulsations par minute. On vérifie cette valeur avec un appareil médical. 3. Analyse par la mesure des couleur La méthode que nous venons de décrire permet d'obtenir des résultats en général acceptables, mais on peut améliorer la mesure en utilisant la couleur et le colorimètre (voir ce blog pour le fonctionnement de cet instrument) . En effet, l’hémoglobine sous sa forme oxygénée absorbe les rayonnements verts compris entre 510 et 560 nm (4). Comme, le filtre vert du filtre de Bayer de nos appareils laisse passer les rayons lumineux de longueurs d'ondes autour de 530 nm, nous pouvons mesurer la quantité de sang dans les tissus en observant l'Intensité de la couleur verte réfléchie par ceux-ci. Durant les phases de systole, les rayonnements verts émis par la source lumineuse seront plus largement absorbés que durant la phase de diastole. C'est cette méthode qui est d'ailleurs utilisée par les montres connectées : elles émettent une lumière verte à intervalles réguliers et mesurent l'intensité réfléchie par les tissus. Nos portables ne peuvent émettre de lumière verte, mais nous pouvons néanmoins faire la même analyse en mesurant avec le colorimètre l’intensité des longues d’ondes du vert dans un tissu éclairé par la lumière blanche de la torche de notre smartphone, utilisée comme source de lumière stable. Pour l'allumer durant la mesure, on sélectionne l'option « LED pour le colorimètre » dans le menu Application de l'onglet Réglages. Sélectionnons la mesure « Intensité » du Colorimètre et nous mesurons cette intensité dans les longueurs d’ondes de la couleur verte (530 nm). On déplacera le doigt pour que la mesure moyenne soit au moins de 10%. Le graphique que nous obtenons est habituellement plus précis que celui obtenu avec la mesure de luminance et nous permet d'obtenir plus d'intuitions sur le phénomène. Par exemple nous constatons sur le graphique que les variations de l'intensité ne sont pas symétriques. En d'autres termes, la montée de la pression pression artérielle est rapide (diminution de l'intensité), et la phase de baisse de pression (augmentation de l'intensité) est lente. L'intuition nous dit que l’onde de pression artérielle générée lors de la contraction devrait plutôt être symétrique, comment expliquer ce phénomène ? Les gros vaisseaux qui partent du coeur sont élastiques (aorte, grosses artères) et se déforment sous la pression générée par le volume d’éjection systolique. L’onde de pouls se propage rapidement avec une vitesse de 8-10 m/s, mais rencontre rapidement des obstacles du fait de la diminution progressive du diamètre des artères du réseau de distribution du sang. Ces petits vaisseaux ne sont également pas élastiques. L'onde va donc être réfléchie et va repartir en sens inverse (2, 7). Cette deuxième onde (onde dicrote) se superpose à la première avec un décalage et permet à la pression artérielle durant la phase de relaxation du coeur de diminuer plus progressivement. Ce phénomène est très important car il permet d’optimiser la pression de perfusion coronaire. 4. Conclusion Peut-on faire d'autres types d'analyses sur la physiologie du système cardiovasculaire ? Il est probable que pour aller plus loin, les smartphones doivent intégrer d'autres capteurs ou composants électroniques. Les oxymètres par exemple calculent le taux d'oxygène dans le sang en comparant l'intensité réfléchie quand on éclaire un tissus avec deux longueurs d'ondes différentes, rouge et infrarouge. L'utilisation de techniques comme l'intelligence artificielle permet également de tirer un meilleur parti des capteurs. Par exemple des recherches récentes ont montré qu'il était possible d'analyser le rythme cardiaque en étudiant des vidéos du visage (5). L'utilisation des smartphones pour prévenir des maladies a fait des progrès importants ces dix dernières années et il n'y a aucun doute qu'avec le développement de nouveaux capteurs et l'utilisation de méthodes d'analyse encore plus performantes, de nouvelles applications vont voir le jour pour aider les populations à identifier encore plus rapidement les maladies et participer à la proposition de traitements (6). La technologie actuelle présente sur la plupart de nos smartphones ne peut les transformer en appareils médicaux, mais pour ceux intéressés à mieux comprendre la physiologie de notre système cardiovasculaire, elle donne des informations pertinentes et objectives à partir desquelles on peut conduire des démarches d'investigation tout à fait intéressantes. Pour en savoir plus, vous pouvez consulter les liens suivants : 1. http://univ.ency-education.com/uploads/1/3/1/0/13102001/physio2an13-i3hemodynamique.pdf 2. https://sofia.medicalistes.fr/spip/IMG/pdf/Back_To_Physio-La_courbe_de_pression_arterielle.pdf 3. https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-02068347/document 4. https://scilogs.fr/questions-de-couleurs/la-couleur-du-sang-dans-tous-ses-etats-1-le-sang-humain-est-il-toujours-rouge/ 5. https://www.researchgate.net/publication/313863759_Origin_of_Photoplethysmographic_Waveform_at_Green_Light 6. https://bmcmedinformdecismak.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12911-020-01381-x 7. https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-01288428/document Illustrations : Figure 1: https://www.beurer.com/gesundheitsratgeber/fr/bloodpressure/what_is_blood_pressure.php Figure 2 : © Bernard Valeur Figure 3 : https://sofia.medicalistes.fr/spip/IMG/pdf/Back_To_Physio-_La_courbe_de_pression_arterielle.pdf

Il n'est pas aisé de démontrer en classe que l'addition de deux sources sonores de même intensité entraîne une augmentation du niveau sonore de trois décibels, un résultat largement mentionné dans les manuels scolaires. En effet, pour pouvoir démontrer cet effet sans phénomènes d'interférences, il faut utiliser des sources sonores indépendantes, comme par exemple des bruits blancs, ce qui requiert un accès à du matériel spécifique. Dans ce post, nous utilisons l'application FizziQ pour aborder expérimentalement de manière très simple cet effet, et, en prolongement, questionner les élèves sur les phénomènes d'interférences pour les sons purs. Utilisons l’application FizziQ sur trois smartphones. Le premier mesurera le niveau sonore (onglet Mesures), et les deux autres émettront chacun un "Bruit Blanc" que l'on trouvera dans la bibliothèque de sons de l'application (onglet Outils -> Bibliothèque de sons). Le niveau sonore d'un bruit blanc est variable sur des très courtes périodes et donc nous utilisons la mesure Niveau de Bruit qui moyenne les valeurs de l'intensité sonore. Nous réglons le volume des deux smartphones émetteurs pour que les deux sons soient de niveaux sonores équivalents. Puis nous mesurons le son émit par les deux smartphones simultanément et nous constatons alors une augmentation du niveau sonore global de 3 décibels. Si l'on dispose d'une classe importante, on pourra essayer d'additionner le bruit blanc de 10 portables d'élèves pour une augmentation du niveau sonore de 10 décibels, et ouvrir la discussion sur les logarithmes. On peut également utiliser le son "Rue Passante" de la bibliothèque qui est proche d'un bruit blanc et qui met les élèves en situations plus réelle. On pourra alors aborder la notion de bruit. A présent essayons d'utiliser un signal pur à la place du bruit blanc. Par exemple, utilisons deux sons de fréquence 600 Hz grâce au synthétiseur de fréquences de l'application (onglet Outils -> Synthétiseur de fréquences). Nous constatons que le résultat est hautement aléatoire : en effet, en répétant plusieurs fois l'expérience, on s'aperçoit que le volume sonore peut augmenter de plusieurs décibels, mais également baisser ! La raison est que deux sons purs de même fréquence ne sont pas indépendants. Le résultat de l'addition des sons dépend du déphasage entre les deux sources. Si nous additionnons deux sons purs de même fréquence et en phase, la résultante aura une amplitude double et le niveau sonore augmentera de 6 décibels, pas 3. Par contre deux sons purs de même fréquence mais déphasés d’une demi période auront un son résultant d’amplitude nulle. C’est d’ailleurs sur ce principe que fonctionnent les casques à réducteurs de bruit. On peut également reproduire cet effet sur un seul portable en utilisant deux voies sur le synthétiseur, et en les dépassant progressivement. Finalement, si on utilise deux sons purs de fréquences différentes mais proches, on obtient alors des interférences régulières entre les deux sons qui crée le phénomène de battement que nous avons décrit dans une autre vidéo. L'expérience d'addition des sons est très intéressante à réaliser en classe et ouvre de nombreuses pistes pédagogiques. Avec l'application FizziQ elle est très simple à mettre en oeuvre. Bonne expérimentation ! Pour en savoir plus sur les ondes sonores, consulter notre blog : "Comment voir un son ?"

Les cours de sciences peuvent paraître intimidants ou inintéressants pour de nombreux élèves. Introduire ces cours avec une activité surprenante permet de capturer leur attention et de les rendre ouverts à l'investigation. Par exemple, en utilisant un des "selfies de physique" créés par Julien Bobroff et son équipe de « La Physique Autrement ». Les selfies utilisent les déclencheurs qui démarrent une action quand une condition sur une mesure est satisfaite. Par exemple prendre une photo ou démarrer un chronomètre quand un son dépasse un certain niveau. Les déclencheurs permettent de faire des mesures plus précises et donnent à l'élève la capacité de créer de nouveaux outils d'expérimentation pour des recherches d'investigation scientifique. Quelles d'activités scientifiques introduire avec les "selfies de la physique" ? « Le Selfie Opéra » est une bonne introduction pour un cours sur les fréquences et la gamme mais permet également de parler de sujets d'actualité comme l'utilisation du logiciel Autotune par de nombreux artistes pour corriger la voix et chanter juste. Si la plupart des artistes cachent cette utilisation, deux artistes que les élèves connaissent bien, Gims ou Booba, sont au contraire de fervents partisans d'Autotune pour créer des styles bien particuliers : quand le correcteur crée l'innovation ! Une activité très populaire auprès de nos utilisateurs est le calcul de la vitesse du son. On pourra commencer la séance avec « le Selfie Hurleur », puis on demandera aux élèves de créer un chronomètre sonore avec les déclencheurs, c’est-à-dire un chronomètre qui mesure la durée entre deux évènement sonores. A partir de ce nouvel outil d'expérimentation, les élèves pourront calculer la vitesse du son en suivant la procédure décrite dans cette vidéo. Finalement au programme scolaire de nombreux niveaux, on retrouve la mesure de la gravité. Cette mesure peut être réalisée très simplement avec un smartphone en utilisant l’accéléromètre. On peut faire cette mesure avec ou sans déclencheurs mais l’utilisation des déclencheurs permet de faire des mesures reproductibles et plus précises. La fiche d'activité FizziQ se trouve ici ! Pourquoi ne pas débuter la séance avec « Le Selfie Kangourou » ? Les possibilités offertes par les déclencheurs sont nombreuses et les élèves trouveront de nombreuses autres applications. Merci à l’équipe de « La physique Autrement » d'avoir créé cette ressource entraînante, qui permet aux enseignants d'ouvrir de façon intéressante et ludique des séances d'expérimentation en classe. Tenez-nous au courant de vos projets !!

FizziQ est un système ouvert qui aide les professeurs à créer leurs propres protocoles expérimentaux, soit à partir des protocoles existants qu'ils peuvent modifier, soit en créant de nouveaux protocoles. Il pourront ensuite partager ces protocoles avec leurs élèves ou la communauté éducative. Comment télécharger un protocole ? L'élève ou le professeur peuvent télécharger dans l'application un protocole à partir d'un fichier texte ou sous forme de QR code. dans l'onglet protocole, appuyer sur +, puis sélectionner créer un protocole, ou scanner un code QR. A noter que le protocole est entièrement contenu dans le code QR et il n'y a pas besoin d'internet pour le télécharger. Où puis-je trouver des protocoles Le site www.fizziq.org contient plus de 30 exemples de protocoles qui peuvent être téléchargés et modifiés par les professeurs. Sur les réseaux sociaux, on retrouve des protocoles FizziQ avec le hashtag #fizziqlab. La communauté est encouragée à partager ses protocoles pour que d'autres enseignants, en France mais aussi à l'étranger et dans les pays en développement, puisse utiliser les smartphones comme outils éducatifs. Comment créer ou modifier un protocole ? Le professeur peut créer un protocole à partir de zéro ou utiliser un protocole existant et le modifier pour l'adapter à ses besoins. 1. Pour créer un nouveau protocole: à partir de l'application, appuyer sur + dans l'onglet protocole, puis "Créer un nouveau protocole" 2. Pour éditer un protocole existant : sélectionner le protocole à modifier dans la liste des protocoles, puis appuyer sur l'icône stylo en haut à droite pour le modifier. 3. Pour créer ou éditer un protocole à partir d'un fichier texte: ouvrir sur votre navigateur un générateur de codes QR (chercher dans google "générateur de code QR") puis suivez les règles du format de protocole FizziQ décrites ci-dessous. Quel est le format FizziQ de protocoles ? Les protocoles sont structurés sous forme d'un fichier texte contenant moins de 1200 caractères. Le format FizziQ est défini par des champs séparés par la combinaison de caractère "//". Les champs sont les suivants et les informations doivent être placées dans le bon ordre: 1. La séquence commence par le code : "Fizziq" 2. Le titre en format texte 3. L'objectif du protocole en format texte 4. Les différentes étapes du protocole classées et séparées par le séparateur "//" Exemple de protocole Je désire créer un protocole dont le titre de l'expérience est "Le son", le sous-titre "Travail sur l'amplitude et la fréquence", et deux étapes "Choisissez un instrument de musique pour lequel vous souhaitez analyser le son" puis "Quel instrument de FizziQ pouvez-vous utiliser pour mesurer la fréquence fondamentale d'une note de votre instrument ?". Dans le champ texte du générateur de "QR Code" disponibles sur internet, taper le texte suivant : "Fizziq//Le son//Travail sur l'amplitude et la fréquence//Choisissez un instrument de musique pour lequel vous souhaitez analyser le son//Quel instrument de FizziQ pouvez-vous utiliser pour mesurer la fréquence fondamentale d'une note de votre instrument ?" Puis générer le QR code avec une résolution maximale, et importez le avec votre application FizziQ (+ dans l'onglet protocoles, puis "scanner un code QR") ​ Comment partager un protocole ? FizziQ permet également d'imprimer ou de partager le protocole en format texte ou sous le format code QR. 1. Pour partager un code QR digitalement, sélectionner le protocole, puis appuyer sur l'icône partage en haut à gauche et sélectionner "partager un QR code" 2. Pour partager un protocole sur papier, sélectionner le protocole, puis appuyer sur l'icône partage en haut à gauche et sélectionner "partager en PDF" 3. Pour partager un protocole digitalement en format texte, sélectionner le protocole, puis appuyer sur l'icône partage en haut à gauche et sélectionner "partager en format Texte" Puis-je télécharger un protocole dans une autre langue ? FizziQ permet de réaliser une traduction d'un protocole dans la langue de votre portable. Sélectionner un protocole, appuyer sur l'icône partage puis "Traduire un protocole". Comment partager un protocole avec la communauté éducative ? Les enseignants peuvent partager un protocole sur les réseaux sociaux avec le hashtag #fizziqlab. Ils peuvent aussi envoyer leurs protocoles à l'adresse mail juliette@fizziqlab.org pour être diffusés sur le site Fizziq.org. L'envoi doit comporter le code QR, une image d'illustration (facultatif), et le nom ou pseudo de l'auteur (préciser "anonyme" si vous ne souhaitez pas que le protocole soit attribué). Triangle.digital se réserve le droit de publier ou non le protocole. Y-a-t-il des droits sur le format de protocole FizziQ ? Le format de protocoles FizziQ n'est pas propriétaire. Nous espérons voir émerger une base de données de protocoles d'expériences qui pourra servir à de multiples applications. Pourquoi utiliser les codes QR ? FizziQ utilise la technologie des codes QR comme moyen d'échange de protocoles d'expériences. Le système de code QR a été inventé en 1994 par Masahiro Hara de la société japonaise Denso Wave. L'utilisation des codes QR est libre de droits. Le code QR présente plusieurs avantages qui ont guidé ce choix pour FizziQ. Le premier, est que la technologie permet l'échange de fichiers texte de petites tailles (inférieures à 4 ko) sans utilisation d'internet. Dans de nombreux pays, et souvent aussi dans le cadre scolaire, les élèves n'ont pas accès à internet. Les protocoles d'expériences sont en général des fichiers de taille réduite. D'autre part, la technologie est très largement utilisée, notamment pour le paiement dans de nombreux pays et tous les smartphones sont équipés d'appareil photo. Il existe de nombreux outils gratuits sur internet pour générer un QR-code en ligne. Quelles sont les limites du code QR ? Les codes QR utilisés habituellement peuvent contenir jusqu'à 4296 caractères alphanumériques. Cependant pour l'utilisation dans FizziQ, nous recommandons que la taille du protocole, y compris les séparateurs, ne dépasse pas 1 200 caractères. ​

L'utilisation de smartphones ou de tablettes en classe nécessite un cadre mais aussi une certaine flexibilité. Suite à nos expérimentations en classe, voici quelques points qui peuvent vous aider lors des premières séances. 1 - Soyez confiant L'application FizziQ a été conçue pour les étudiants, et son ergonomie est la même que celle des autres outils numériques qu'ils utilisent. Les étudiants peuvent être invités à télécharger l'application avant la première session. Une brève présentation du premier instrument de mesure qui sera utilisé peut être faite en classe ou avant la première séance, à domicile. 2 - Mettez les ordinateurs portables en mode avion FizziQ n'a pas besoin d'un accès aux données mobiles. En mode Avion, les élèves ne seront pas distraits par les messages susceptibles d'apparaître sur leur portablem. Le smartphone devient rapidement un outil d'enquête à part entière. 3 - Encourager le travail de groupe Le travail de groupe permet à des étudiants moins familiarisés avec les outils numériques de s'approprier l'application tout en bénéficiant des découvertes des autres. FizziQ possède de nombreuses fonctionnalités que le travail de groupe permet de découvrir. Selon les thèmes abordés, le nombre de téléphones ou de tablettes variera. 4 - Laissez les élèves se familiariser avec l'outil Lors de la première session, il est préférable de prévoir dix à quinze minutes pour que les étudiants se familiarisent avec les différentes fonctionnalités de l'application. Cette durée doit être comptée dans la programmation de la session. Le temps dappropriation diminuera très rapidement après la première session. 5 - Choisissez un protocole d'expérimentation adapté Vous trouverez de nombreux exemples de protocoles ou de challenges sur les sites suivants: https://www.fizziq.org/protocoles ou https://www.fondation-lamap.org/fr/fizziq. Pour votre première séance, choisissez un protocole qui ne nécessite qu'un seul istrumentn de mesure. 6 - Demander un rapport final FizziQ permet aux étudiants de créer facilement des documents synthétiques détaillant leurs hypothèses, mesures et conclusions. Ces documents peuvent inclure des graphiques, du texte, des photos, des tableaux et être partagés librement par e-mail, WhatsApp, etc. Essayez FizziQ en classe et aidez vos élèves à découvrir un nouvel outil pour faire de la science !

Quand on ouvre le menu accéléromètre dans FizziQ on trouve deux types d'accélération : l'accélération linéaire et l'accélération absolue. D'autres applications comme Phyphox les nomment aussi accélération sans g et accélération avec g. Quelle est la différence entre ces différents types d'accélération ? Dans un précédent post sur l'accélération, nous avons vu que l'accéléromètre de notre portable tient compte de la gravité. Au repos il affiche 9,8 m/s². Le problème est que cette composante de l’accélération de la pesanteur ne correspond pas forcément à ce que nous percevons être l'accélération. Depuis que nous sommes nés, nous sommes habitués à vivre avec la gravité, et de la déduire automatiquement de nos perceptions. Des expériences ont ainsi montré qu'à quelques mois les bébés ont déjà acquis la notion qu'un objet tombe si il n'est pas tenu. L'accélération que nous aimerions mesurer et qui est utile pour de nombreuses utilisations est donc celle qui est due uniquement aux mouvements de l'utilisateur. C'est à dire qu'il faut déduire de l'accélération la composante gravité. C'est ce que l'on appelle l’accélération linéaire (ou accélération sans g). Si l'on considère le portable au repos, on peut déterminer les composantes de l’accélération de la pesanteur grâce aux mesures de l'accélération absolue x, y et z. Si on fait un déplacement retiligne sans changer son orientation, les composantes du vecteur gravité restent les même dans le repère du portable, et nous pouvons calculer l’accélération linéaire. Cependant si, au cours d'un déplacement, notre portable change d’orientation, il n’est plus possible de savoir comment est orientée le vecteur gravité dans le repère de notre portable et donc nous ne pouvons plus calculer l’accélération linéaire. Heureusement, il y a dans la plupart des portables deux autres autres capteurs qui peuvent nous aider : le magnétomètre et le gyroscope. Ces deux capteurs sont également des MEMS et donnent d’autres informations qui vont nous permettre de calculer l’accélération linéaire. Le gyroscope est un capteur qui permet de calculer la vitesse de rotation de notre smartphone dans les trois directions. Il nous permet de calculer à tout moment comment le mobile a pivoté par rapport à sa position initiale. Grâce au gyroscope, nous pouvons déterminer à tout moment comment l'orientation du portable a été modifiée par rapport à son état initial de repos. En appliquant ces changements au vecteur initial calculé pour l’accélération de la pesanteur, on peut alors déduire de l'accélération absolue constatées sa composante et ainsi déterminer l'accélération linéaire. Le magnétomètre peut également être utilisé pour calculer l’accélération linéaire. Il permet de calculer le champ magnétique auquel est soumis notre portable. En l’absence de tout autre champ magnétique (comme un aimant ou un objet fero-magnétique), le magnétomètre donne les coordonnées du champ magnétique terrestre, ce qui permet de connaître le nord par exemple. Ce champ est très stable et peut donc être utilisé comme référentiel absolu. Comme on connait le champ magnétique à l'instant initial, on peut connaître les changements d'orientation du portable en comparant le vecteur du champ magnétique a tout instant, et donc d'ajuster la composante gravité de l'accélération pour déterminer l'accélération absolue. Avec une limite cependant : si un objet aimanté ou fer-magnétique est proche du capteur, sa mesure sera affectée et le référentiel sera faux. Ceci explique que le gyroscope soit un meilleur capteur pour calculer l’accélération linéaire que le magnétomètre. Il semblerait au vue de ce qui précède que la meilleure méthode pour calculer l'accélération linéaire utilise la combinaison accéléromètre et gyroscope. Cependant un élément supplémentaire doit être pris en compte. En effet, le gyroscope consomme significativement plus d'énergie qu'un accéléromètre, qui lui même consomme beaucoup plus que le magnétomètre. Tout dépend donc de la précision dont on a besoin et de l'énergie que l'on est prêt à dépenser pour atteindre cette précision. Pour résumer, voici un petit tableau de l'utilisation simultané des capteurs : Capteurs Calcul de l'accélération linéaire Accéléromètre Mauvais Accéléromètre+Gyroscope Bon - forte consommation Accéléromètre+Magnétomètre Moyen - faible consommation Accéléromètre+Magnétomètre+Gyroscope Excellent - très forte consommation

Nous allons étudier dans ce blog le phénomène acoustique de battements. Cette effet est très facile à créer avec l’application FizziQ et riche en découvertes dans le contexte de la démarche d’investigation. Un battement acoustique apparaît lorsque l’on émet simultanément deux sons purs de fréquences très proches. On entend alors nettement la pulsation qui résulte de l’interférence périodique des deux sons. Voilà un exemple de battements acoustique. Le battement acoustique a été utilisé historiquement pour accorder des instruments de musique, mais vos élèves reconnaitront surement cet effet souvent utilisée aujourd’hui par les compositeurs de musique électronique du genre Future Bass, comme Flume ou San Holo. On appelle cet effet le LFO, ou Low Frequency Oscillator (Oscillateur Basse fréquence). Pour étudier le phénomène de battement avec l’application FizziQ, demandez à vos élèves d’utiliser le synthétiseur de fréquences de l’onglet Outils pour générer un son de fréquence 600 hertz sur la première voie et un son à 660 hertz sur la deuxième. Puis demandez leur de réduire progressivement la fréquence de la deuxième voie jusqu’à 600 hertz. Quand la fréquence de la deuxième voie est inférieure à 620 hertz, ils commenceront à percevoir le phénomène de battement. On abordera alors les questions suivantes. Comment décrire le phénomène acoustique qui apparait quand les deux les deux fréquences sont très proches ? Quand ce phénomène apparait-il ? Comment définir la fréquence du battement ? Comment ralentir ou accélérer la fréquence du battement ? Le battement est-il une illusion de notre cerveau ou un phénomène physiques mesurable ? Le battement est caractérisé par un phénomène de pulsation du volume sonore. En expérimentant avec le synthétiseur, les élèves constateront que le battement devient perceptible quand la différence entre les deux fréquences est inférieure à 20 hertz. Les élèves découvriront également que plus la différence de fréquence entre les deux sons est faible et plus la fréquence du battement est faible également. Finalement il pourront s’assurer que le battement n’est pas une illusion de notre cerveau en faisant l’expérience suivante : en utilisant deux portables générant chacun une seule fréquence, ils vérifieront que l’on entend le battement si on place les portables à côté l’un de l’autre. Par contre si on place un portable près de l’oreille droite et l’autre près de l’oreille gauche, le phénomène disparait. Il s’agit donc bien d’un phénomène physique d’interaction entre les deux ondes et non pas une illusion auditive. Une fois l’analyse générale du phénomène terminée, et ayant constaté que la fréquence du battement dépend de la fréquences deux sons, on demandera aux élèves de chercher une relation empirique entre ces grandeurs. En chronométrant la période du battement peuvent-ils déterminer empiriquement cette relation ? Pour calculer plus précisément cette relation, peuvent-ils utiliser un instrument de mesure de l’application FizziQ pour mesurer précisément la période des battements ? La relation déterminée est-elle dépendante du niveau absolu des fréquences ou seulement de leur différence ? Les élèves détermineront aisément que la fréquence du battement est égale à la différence des fréquence. Ils pourront pour cela utiliser un chronomètre et mesurer la période ou mieux enregistrer le volume sonore dans l’onglet Mesures et analyser la séquence dans leur cahier d’expérience. Il pourront refaire la mesure pour différentes combinaisons et ainsi vérifier que la fréquence du battement ne dépend pas du niveau absolu des fréquences mais uniquement de leur différence. Ces analyses pourront être récapitulées par l’élève dans le cahier d’expérience sous forme de graphiques ou d’un tableau récapitulatif auxquels les élèves ajouteront du texte pour expliquer leurs hypothèses et leurs conclusions. Pour mieux visualiser le phénomène de battement, vous pourrez ensuite demander aux élèves d’utiliser l’oscillogramme pour étudier l’amplitude du signal sonore. Il est préférable d’utiliser deux sons purs ayant un écarts de fréquence de l’ordre de 15 à 20 hertz. L’échelle de l’oscilloscope peut être ajusté grâce au bouton d’échelle en haut à gauche. En étudiant le phénomène avec l’oscilloscope, on demandera aux élèves de caractériser la courbe suivie par l’amplitude du signal ? On parle souvent de phénomène d’enveloppe, quelle est l’enveloppe de cette courbe ? Les élèves peuvent-ils mesurer la période de l’enveloppe ? Peuvent-ils également mesurer la fréquence du signal qui est enveloppé ? Que peuvent-ils déduire de cette analyse ? L’oscillogramme permet aux élèves de visualiser le phénomène de façon très précise. Ils détermineront que l’enveloppe permet de moduler un signal en augmentant et réduisant le volume sonore de ce signal de manière régulière. Il pourront ainsi mieux interpréter le phénomène de LFO qui leur est très familier. D’autre part ils constateront également que le signal modulé a une fréquence égale à la moyenne des deux signaux. Il est difficile d’aller plus loin dans l’analyse pour les élèves plus jeunes, mais pour ceux de terminale dans le cadre du grand oral, ou en première année d’université, la prochaine étape est alors d’expliquer les résultats de ces expériences par la théorie. Considérons deux ondes de fréquences f1 et f2 de même amplitude maximale A. Les équations de ces deux ondes sont : f1(t) = A cos(2*pi*f1*t + phi1) f2(t) = A cos(2*pi*f2*t + phi2) Si l’on ajoute ces deux ondes, on obtient l’équation f(t) = A(cos(2*pi*f1*t + phi1) + cos(2*pi*f2*t + phi2)) En utilisant l’équation de la somme des cosinus cos(a) + cos(b) = 2cos((a+b)/2)*cos((a-b)/2) On obtient f(t) = 2*A*cos(2*pi*(f1+f2)/2t + (phi1+phi2)/2)*cos(2*pi(f1-f2)t/2 + (phi1-phi2)/2) Cette équation est le produit de deux signaux sinusoïdaux, l’un de fréquence égale à la moyenne des fréquences des deux ondes, et l’autre de fréquence beaucoup plus basse et proportionnelle à la différence des deux fréquences. Si l’on s’abstrait des variation du volume, on entend le son produit par les variations d’amplitude du premier terme de l’équation, soit un son de fréquence égale à la moyenne des deux fréquences. Ce résultat correspond bien aux résultats de l’analyse de l’oscillogramme. C’est la deuxième oscillation très lente est celle qui créée la sensation de pulsation, ce que l’on appelle l’enveloppe du son. L’oreille humaine ne détecte pas les sons de fréquence inférieures à 20 hertz, ce signal est donc interprétée comme une variation du volume sonore. On note que le son est minimum deux fois par cycle, la fréquence perçue du battement est donc le double de la fréquence, soit f1-f2. Nous avons couvert avec les battements de nombreuses caractéristiques d’une onde sonore et utilisé largement la méthode d’investigation pour cette analyse. L’étude des battements acoustique est passionnant à la fois pour les plus jeunes, familier avec l’effet de LFO, et les plus agés qui mettront en pratique la théorie des ondes. L’utilisation de FizziQ simplifie le processus d’expérimentation et permet aux élèves de conduire rapidement et simplement une vraie démarche d’investigation.

Vous avez surement remarqué qu’il existe dans FizziQ plusieurs types de mesures différentes sur la lumière : la luminance et l’éclairement. Quelle est la différence entre ces deux types de mesures, et comment l’application FizziQ calcule-t-elle ces quantités ? Quantifier la lumière n’est ni aisé ni intuitif. Doit-on se référer à la quantité d’énergie consommée par la source lumineuse, à la quantité de photons qu’elle émet, ou à la perception que nous avons du rayonnement ? Doit-on considérer l’émetteur ou le récepteur ? La photométrie définie les mesures qui caractérisent ces différents éléments. Considérons tout d’abord une source lumineuse ponctuelle. On définit le flux lumineux, ou flux visuel, comme la puissance lumineuse efficace pour l’oeil, c’est à-dire ce que l’oeil est capable d’interpréter. Cette mesure dépend donc des longueurs d’ondes émises. Le flux lumineux est exprimé en lumen (lm) et un lumen correspond à peu près à la puissance efficace émise par une bougie. Une ampoule à incandescence de 75 watt produit environ 900 lumen, autant qu’une ampoule LED consommant 13 watts. Une source lumineuse ponctuelle émet dans toutes les directions, et pour prendre en compte le fait que certaines directions peuvent être occultées, on préfère donc utiliser la notion d’intensité lumineuse qui est le flux lumineux par unité d’angle solide. Cette intensité est exprimée en candelas (cd). Par exemple les phares marins, visibles à plus de 30 km, ont une intensité lumineuse supérieure à 200 000 candelas. Dans le monde réel, les sources ne sont pas ponctuelles. Si deux ampoules émettent le même flux lumineux mais ont des tailles différentes, la plus petite apparaitra plus brillante, d’où la notion de luminance. La luminance est l’intensité lumineuse émise par unité de surface émettrice. Elle est exprimée en candelas par mètres carrés. Plus la luminance est élevée et plus la lumière apparaitra brillante. Le soleil au zénith a une luminance de un milliard cd/m2, une feuille de papier blanc au soleil, 25 000 cd/m2, et la pleine lune, 2 000 cd/m2. Finalement, nous n’avons pour le moment caractérisé que les sources émettrices mais nous pouvons également nous intéresser à la quantité de lumière que reçoit une surface donnée quand elle est éclairée par plusieurs sources lumineuses. La quantité qui est utilisée est l’éclairement qui est le flux lumineux reçu par unité de surface. Un lux est l’éclairement reçu par une surface de 1m2 sur laquelle tombe un flux de 1 lumen. Quand on étudie des panneaux solaires, on s‘intéressera particulièrement à l’éclairement. Alors éclairement ou luminance ? Tout dépend de ce que l'on veut mesurer !

Le colorimètre de FizziQ permet d’analyser en temps réel les caractéristiques de couleur des objets observés avec l’appareil photo d’un smartphone. Il permet notamment de calculer les intensités lumineuses dans les trois couleurs primaires rouge, vert et bleu. Ces mesures objectives permettent de conduire un grand type d’expériences passionnantes pour les élèves sur la composition des objets et solutions, le fonctionnement de l’oeil, la composition de la lumière, ou les battements du coeur. Comment fonctionne un colorimètre ? Les capteurs photographiques de nos portables sont constitués d’une matrice de photodiodes microscopiques. Ces diodes, qui transforment un rayonnement en signal électrique, sont sensibles à une grande plage de longueurs d’ondes. Pour séparer les couleurs on place sur le capteur photographique une mosaïque de filtres colorés. Le filtre le plus fréquemment sépare les couleurs rouge vert et bleu et s’appelle un filtre de Bayer. (Auteur: Gilles Boisclair , Interscript inc. ) La couleur est ensuite codée dans les programmes comme une combinaison de certaines quantités de rouge, vert ou bleu qui sont les intensités lumineuses perçues par les capteurs de lumière qui se trouvent derrière chaque microscopique filtre de couleur. On utilise en général une une échelle pour chaque nombre allant de 0 (minimum) à 255 (maximum). Ainsi la couleur rouge sera représentée par la matrice (255, 0,0), et du jaune (255,255,0). Comparaison avec l'oeil humain La manière dont sont perçues les couleurs dans un smartphone est donc très proche de la façon dont l’œil humain perçoit la couleur. L’oeil humain posé de un avantage supplémentaire avec des cellules particulières, les bâtonnets en pointillés noirs qui sont spécialement adaptés aux faibles luminosités. Quelles mesures peut-on faire avec le colorimètre de FizziQ ? Le colorimètre analyse en temps réel les données provenant du capteur photographique pour créer des informations pertinentes pour l’utilisateur. Le « spectre » de couleurs donne des informations sur les proportions relatives des intensités perçues à travers les filtres rouge, vert et bleu. Ces mesures permettent de nommer les couleurs, une information que l’in retrouve dans la mesure « Couleur ». Le mesure d’ « intensité » permet d’étudier l’intensité lumineuse pour un filtre particulier, rouge, vert et bleu. Par exemple si l’on veut enregistrer la composition en chlorophylle verte de plusieurs feuilles dans un tableau. Enfin l’ « absorbance » mesure le logarithme de l’intensité mesurée par rapport à une valeur de référence. Toutes ces mesures permettent de faire des analyses de qualité sur les couleurs grâce à l’appareil photo de son portable. En quoi le colorimètre est-il différent d’un spectromètre ? Un colorimètre mesure la lumière réfléchie par un objet, et cette mesure dépend donc de la qualité de la lumière incidente, et de la qualité du capteur photographique et des filtres. Le spectromètre fonctionne de façon différente. Un spectromètre contient un petit dispositif appelé monochromateur, qui permet de générer des lumières de longueur d’ondes particulières qui éclaireront l’échantillon. C’est l’intensité réfléchie par l’objet éclairé par la lumière incidente monochromatique qui est mesurée. Un spectromètre permet donc des mesures de meilleures qualité qu’un colorimètre car il ne dépend pas de la qualité des filtres et de la lumière incidente, mais également car il permet d’analyser toutes les longueurs d’ondes et non pas uniquement les sensibilités centrées autour de trois longues d’ondes particulières. A quoi sert un colorimètre en classe ? Le colorimètre est un outil extrêmement utile pour l’enseignement en classe, peu cher et facilement utilisable sur le en classe, terrain ou à la maison. Les informations qu’il produit sont suffisamment précises pour permettre des expériences de qualité sur des sujets très variés. Par exemple : 1. Analyse des couleurs des feuilles 2. Mesure de la fréquence cardiaque 3. Confirmation de la loi de Beer-Lambert 4. Déficiences de la vision 5. Décomposition et recomposition des couleurs En complément du colorimètre, vous retrouverez dans les Outils de l’application FizziQ un synthétiseur de couleur qui permet de conduire des expériences sur l’addition des couleurs. Il peut également être utilisé comme source coloré dans de nom creuses expériences. En conclusion Le colorimètre ouvre des voies pédagogiques nouvelles pour tous les niveaux et nous espérons que vous serez tout aussi intéressés à utiliser cet outil avec vos élèves que nous avons été passionnés à le développer. Pour en savoir plus : https://askabiologist.asu.edu/batonnets-et-cones http://pascalhenry.e-monsite.com/pages/matrice-de-bayer/

Si le programme de terminale s'apparente souvent à une course de sprint, les programmes de seconde et de première laissent plus de temps aux enseignants pour des séquences d'expérimentation. L'utilisation de FizziQ permet de rendre ces séquences plus attractives pour les élèves, tout en les simplifiant pour le professeur. Pour vous accompagner, nous avons rassemblé une vingtaine de protocoles qui permettent d'aborder différentes parties du programme de sciences en seconde et en première. Etude des ondes sonores : Etudier le son avec FizziQ est rendu extrêmement simple par l'utilisation de la bibliothèque de sons et du générateur de fréquence qui donnent accès à des sons calibrés qui peuvent être directement analysés par l'élève avec son portable ou sa tablette. L'étude expérimentale des ondes sonores devient accessible, et permet à l'enseignant d'illustrer des notions parfois difficiles à enseigner. Nous proposons ci-dessous une liste de 10 protocoles sur le son que vous pouvez utiliser en classe ou comme travaux à faire à la maison : Analyse de fréquences de diapasons de différentes époques : https://www.fizziq.org/team/diapasons Analyse spectrale de la prononciation de voyelles : https://www.fizziq.org/team/les-voyelles Etude de la gamme et des fréquences des notes de musique : https://www.fizziq.org/team/la-gamme Timbre d'un instrument et harmoniques : https://www.fizziq.org/team/le-timbre-d'un-instrument Sons non harmoniques par l'étude du son de cloches : https://www.fizziq.org/team/qu'est-ce-qui-cloche-%3F Effet Doppler : https://www.fizziq.org/team/effet-doppler Calcul de la vitesse du son : https://www.fizziq.org/team/boum Relation entre distance à la source et niveau sonore : https://www.fizziq.org/team/chloé-au-concert Addition de deux sources sonores : https://www.fizziq.org/post/l-addition-de-deux-sons-augmente-t-elle-le-niveau-sonore-de-3-décibels Battements acoustique et interférences: https://www.fizziq.org/team/flume Etude du mouvement : Les smartphones intègrent plusieurs capteurs très utiles pour l'étude du mouvement: l'accéléromètre et le gyroscope. Ces capteurs produisent des données à des fréquences élevées et sont intuitifs pour les élèves. Ils permettent de mettre en lumière certains concepts qui sont difficiles à étudier en laboratoire. Voici une liste de 6 expériences sur le mouvement, faciles à réaliseren classe et qui utilisent ces capteur : Relation entre accélération centripète et rotation : https://www.fizziq.org/team/astronaute-et-essoreuse Relation entre accélération centripète et rotation (2) : https://www.fizziq.org/team/en-orbite Mouvement rectiligne avec le déplacement d'un robot sur Mars : https://www.fizziq.org/team/perseverance-sur-mars Construire un podomètre avec l'accéléromètre : https://www.fizziq.org/team/un-kilomètre-à-pied Conservation de l'énergie d'un pendule : https://www.fizziq.org/team/leibnitz Analyse du rythme cardiaque : https://www.fizziq.org/team/accélérocardiogramme Etude cinématique : Les capteurs de mouvements tels que l'accéléromètre ou le gyroscope permettent une analyse microscopique des mouvements mais n'autorisent pas des analyse plus globales du mouvement. C'est pour cette raison que nous avons développé le module de cinématique qui permet d'analyser par la vidéo la position, la vitesse ou la rotation d'un objet dans l'espace. Grâce à la puissance des portables, l'élève peut analyser très rapidement avec son portable des séquences qu'il enregistrera lui-même ou qu'il trouvera sur le site www.fizziq.org ou qui lui seront transmis par son professeur. Voici deux exemples de protocoles qui peuvent être réalisés : Etude de la vitesse d'atterrissage d'une fusée Space X: https://www.fizziq.org/team/space-x Conservation de l'énergie par l'étude d'une vidéo de pendule : https://www.fizziq.org/team/huygens Mesures et grandeurs : en complément des analyses ci-dessus, il est important de réfléchir avec les élèves à la notion de précision des mesures. En effet, ils peuvent avoir l'impression que les données produites par le smartphones sont exactes et il est essentiel de leur faire mesurer l'imprécision de ces mesures. L'approche de cette notion est d'autant plus facile que les que les données capturées avec l'application peuvent être exportées dans un fichier Excel. La Fondation La main à la pâte a créé une ressource très complète sur ce thème : https://www.fondation-lamap.org/sites/default/files/upload/media/ressources/activites/fizziq/mesures-et-incertitudes-defi-fizziq.pdf