Suivez le récit des aventures de petits physiciens en "herbe" à Toulouse. Vous découvrirez comment ils se sont battus face au destin dans un Univers hostile au sud de la France...

Dimanche 28 avril :

Après une heure de vol, nous sommes enfin arrivés à Toulouse à 13h30. Il nous a fallu encore attendre plus d’une heure et demie à l’aéroport pour prendre un bus nous amenant à l’hôtel des Ambassadeurs.
Nous nous sommes ensuite répartis les chambres et nous nous sommes installés.
L’après-midi, nous avons visité un festival consacré aux jeux. Puis, nous avons eu l’autorisation de sortir le soir pour aller explorer Toulouse et aller manger.

Lundi 29 avril :

Nous nous sommes levés assez tôt et après avoir pris un bon petit déjeuner, nous nous sommes mis en route pour aller visiter la Cité de l’Espace. Nous avons reçu un ticket qui nous permettait d’entrer et de sortir à notre aise et avons commencé la visite en fin de matinée.
Premièrement, nous avons visité le rez-de-chaussée de la cité. Dans cet étage, il y avait beaucoup de choses qui faisaient allusion à la force de gravitation qu’exercent généralement les planètes sur d’autres objets. Nous pouvions faire quelques expériences qui nous démontraient cela, comme par exemple une sorte d’entonnoir dans lequel nous laissions rouler des pièces qui en fonction de leur masse tournaient longtemps ou au contraire ne tournaient que très peu de temps dans l’entonnoir.
Ensuite, nous avons visité le premier étage. Cet étage nous montrait surtout comment et avec quoi les astronautes se lancent à la conquête de la Voie Lactée, notre galaxie, notamment grâce à la naissance de la fusée. Nous pouvions aussi utiliser des simulateurs qui nous montraient par exemple comment se déplace un astronaute dans l’espace ou bien comment et de quoi est constitué le sol de la planète Mars.
Pour finir la visite du bâtiment, nous avons visité le deuxième et dernier étage. Nous avons pu y découvrir des films qui traitaient pour la plupart de la théorie de la relativité d’Albert Einstein. Il y avait aussi des petites installations qui recréaient les constellations les plus connues.
Puis, toujours à la Cité de l’Espace, nous sommes allés manger et avons repris notre visite. Nous avons regardé deux films. Le premier était projeté en 3D et racontait comment nous sommes parvenus à améliorer notre vision de l’Univers grâce aux perfectionnements apportés à plusieurs reprises sur le télescope spatial Hubble. Dans le film, on accompagne justement la dernière équipe d’astronautes à avoir effectué des réglages sur celui-ci.
Pour ce qui est du deuxième film, je sais qu’il s’agit d’un film décrivant notre Univers. Mais pour être sincère, je ne l’ai presque pas vu car je tombais de fatigue ce jour là, il faisait terriblement chaud.
Le soir venu, nous sommes de nouveau allés manger tous ensemble dans un restaurant toulousain pour y goûter des spécialités locales.

Mardi 30 avril :

Nous avons visité un peu la ville de Toulouse. Nous sommes allés entre autres à la place Capitole ou encore à la Salle des mariages et avons pu « admirer » de magnifiques statues et de très beaux tableaux. Nous sommes aussi allés dans le Couvent des Jacobins. Puis, les professeurs nous ont libérés pour le reste de la journée.

Mercredi 31 avril :

Ce jour là, les professeurs nous ont préparé une matinée « spécial physique », autrement dit : un cours de rattrapage.
En effet, nous devions nous remettre dans le bain.
Nous avons donc fait des groupes de cinq ou six élèves de deuxième et de troisième année mélangés. L’étape suivante consistait à résoudre quatre problèmes en rapport avec les lois de Newton, des exercices de dynamique que nous avons bien entendu résolus haut la main. ^^
Cela étant fait, nous sommes allés nous préparer pour la deuxième visite : les ateliers d’Airbus.
Nous avons pris deux bus. Après quoi nous sommes arrivés en plein milieu de nulle part et avons dû parcourir une distance non – négligeable sous un soleil de plomb (la preuve en est que certains d’entre nous avons enlevés nos t-shirts tellement la chaleur était insupportable).
Une fois arrivés à destination, nous avons reçu une carte de visiteurs qui nous permettait d’avoir accès au le site.
Nous avons commencé par visiter le Concorde, premier avion de ligne supersonique pouvant dépasser Mach 2. Grâce à cet avion, il était possible d’effectuer le trajet Paris – New York aller-retour en une journée ! Malheureusement, nous ne pouvons plus faire cela car le Concorde n’a plus l’autorisation de voler depuis 2003 pour diverses raisons dont des raisons écologique.
La guide nous a ensuite montré un film dans lequel nous pouvions voir un vol test du Concorde.
Après cela, nous nous sommes rendus dans le bâtiment dans lequel l’assemblage des A380 a lieu.
Les pièces de l’Airbus A380 proviennent principalement de l’Angleterre, l’Allemagne, l’Espagne et la France elle-même.
Les avions sont assemblés à Toulouse dans quatre salles différentes et sont finalement exportés dans les pays les ayant commandés.
La visite terminée, nous sommes tous allés au KFC.
Le soir venu, nous sommes sortis une dernière fois car c’était le dernier soir de notre séjour à Toulouse.

Jeudi 1 mai :

Jeudi matin, nous avons fait nos bagages et avons rendu les clés de nos chambres. Nous nous sommes ensuite rendus à l’aéroport en bus. Finalement, nous avons acheté quelque chose à grignoter en attendant l’avion de retour.

Conclusion :

Tout au long de ce voyage, nous nous sommes bien amusés.
Nous avons appris pas mal de choses grâce aux visites. Cependant, j’ai trouvé dommage que l’on n’ai pas pu prendre de photos chez Airbus.
Pour tout le reste, il n’y a rien à redire. La nourriture était bonne et les horaires de travail assez flexibles. Je dirais que ce voyage a été un succès !

Dans cet article, je tâcherai de modéliser le comportement d’une voiture en mouvement, en prenant compte des caractéristiques du constructeur.

Avant de commencer, il faut choisir une voiture. J’ai utilisé les données techniques d’une BMW M3-E46 CSL, quitte a choisir une voiture, autant en prendre une qui soit prestigieuse.

Je commencerai par construire un modèle simple en deux dimensions, avec l’accélération de la voiture définie comme la somme des forces divisée par la masse. Après je rajouterai la force de frottement et je changerai la vitesse en kilomètres par heure au lieu des mètres par seconde.

Nous prendrons donc le cas d’une voiture, démarrant à l’arrêt, donc en position nulle, dont la vitesse et l’accélération sont nulle. Nous nous pencherons sur sa vitesse, son accélération ainsi que sa position au cours du temps. Les caractéristiques techniques de la voiture (dimensions, puissance, ...) nous sont fournies par le constructeur. Nous utiliseront l’intégrateur numérique STELLA pour construire un modèle et obtenir des sorties graphiques.

– Les conditions initiales de la voiture sont donc $v=0, a =0, x=0$

– Note : masse volumique de l’air $\rho=1.293kg/m^3$

Le modèle

Nous savons que l’accélération d’un objet (ici d’une voiture) dépend de la force résultante divisée par la masse. Pour l’instant le modèle ne comporte pas encore la force de frottement, je la rajouterai dans le modèle suivant. Il y a seulement la force de traction de la voiture.

Pour définir l’accélération d’un mobile, on utilise la force de traction et la masse du véhicule. L’accélération est donc la somme des force (ici simplement la force de traction) divisée par la masse.

–  Afin d’exprimer les chevaux en watt, il faut multiplier les chevaux par 736 (l’on passe des chevaux a la puissance) puis diviser cette puissance obtenue par la vitesse du véhicule plus 20, afin d’éviter que la force de traction soit nulle si la vitesse est égale à 0 (ici l’ont passe de la puissance à la force de traction).

Il s’agit du modèle le plus simple, parce qu’il ne prend pas en compte la force de frottement. Mais sans la force de frottement l’accélération de la voiture est constante et n’arrête pas d’augmenter et tend vers l’infini, de même que la vitesse qui augmente sans fin, parce que la voiture n’est pas freinée pas la force de frottement.

Une fois ce modèle construit, on peut rajouter la force de frottement. Comme la force de traction est une force qui tire la voiture vers l’avant (le mot "traction" vient de tracter, d’ailleur cette BMW est une traction, bien que dans le cas des voitures à propulsion, on devrait logiquement appeller cela la force de propulsion) la force de frottement est une force qui freine la voiture, et qui se soustrait donc à la force de traction. Je rappelle juste que pour définir l’accélération. il s’agit de la résultante des forces, donc la force de traction moins la force de frottement, le tout divisé par la masse du véhicule.

– La force de frottement dépend du coefficient de pénétration (Cx), du de la masse volumique du milieu (rho), de la section apparente (S), qui est la hauteur fois la largeur du véhicule, et du carré de la vitesse (v au carré).

Construisons donc ceci :

– Afin de passer des mètres par seconde au kilomètres par heure (qui reste quand même une unité plus pratique), il faut multiplier la vitesse par 3,6.

Et voila le modèle final !

Données techniques

Le résultat sous forme graphique

Performances de la BMW M3-E46 CSL selon STELLA

Cette voiture met 5.08 s pour passer de 0 à 100 km/h

Sa vitesse maximale est 266.62km/h et elle l’atteint au bout de 119.99 s soit 1 minute et 59.99 s

Elle met 23.27 s pour faire 1000m

données constructeur

En résumé

Nous pouvons donc dire que notre précision est bonne, sans être exceptionnelle. Notre manque de précision comparé aux données du constructeur est dû a certaines forces qui ont été simplifiées (comme prendre l’aire d’un rectangle pour la surface d’une face avant de voiture, ce n’est pas très précis), ou d’autres forces qui n’ont pas été prises en compte (telles que la force de frottement des pneus et de la route, etc ...) De plus sur le site ou figure les données constructeur, les mesures sont souvent revues à la hausse, afin de promouvoir les performances de la voiture.

Mais en fin de compte notre simulation est juste et la précision est acceptable.