Toulouse ? Une belle ville ayant une belle histoire derrière elle mais pour une fois on ne va pas la visiter pour ses activités touristiques habituelles. Cette fois-ci, c’est pour découvrir la Cité de l’espace et tous ce qu’elle contient comme découverte que l’on imagine même pas. Puis à Toulouse, si vous ne le savez pas, c’est une ville très importante depuis un moment déjà car c’est là où les Airbus A380 sont assemblés.

Dimanche 25 avril 2010 :

Nous avions rendez-vous à 11 heure devant la borne de checking d’Easyjet à l’aéroport international de Genève afin de prendre un vol direction Toulouse pour ce voyage d’étude qui paraissait super intéressant et qui le sera. Bonne nouvelle tout le monde fut présent. On embarqua et on décolla. Puis, nous sommes arrivés à Toulouse à 13h40. Il nous fallait prendre le bus pour rejoindre l’hôtel mais le guichet pour les billets n’ouvrait qu’à 15h et donc nous avons pu nous balader dans l’aéroport pour attendre. Finalement, on a eu les tickets et le bus qui nous à amené à la gare Matabiau depuis laquelle nous marchâmes jusqu’à l’hôtel des Ambassadeurs, situé à 5-10 minutes de marche.

Nous fûmes accueillit et nous pûmes prendre possession de nos chambres.

Le soir, c’était libre alors nous sommes sortis visiter Toulouse et pour manger. C’est ce soir-là, qu’avec David Sequiera, Josué Guerra, Jérémie Francfort, Tharshiga Thambirajah et Zhao Peng, nous avons fait la plus grande visite de Toulouse. De plus, nous avons aidé de jeunes demoiselles en détresse qui portaient une copine complètement saoule, à la ramener chez elle. Puis, nous sommes finalement rentrés à 1h30 et nous avons été surpris que les professeurs boivent un petit café en bas de l’hôtel. Nous nous sommes endormis tout de suite.

Lundi 26 avril 2010 :

Nous avons visité la Cité de l’Espace. Pour y aller, nous primes plusieurs bus et nous y sommes arrivés vers 9h15. De 9h30, nous pouvions visiter jusqu’à 11h30.

Les thèmes abordés dans cette « station » était la Terre, l’espace, la communication à distance grâce aux satellites, l’utilisation de ces mêmes satellites pour observer la Terre et prévoir par exemple la météo, comment vivent les astronautes dans l’espace et ce qu’ils y découvrent. De 11h30 à 12h30 on a tous manger au restaurant. A 14h nous avions un film en 3D sur la station spatiale ISEE dans l’Imax/Planétarium.

(à l’intérieur il y avait un mur d’une hauteur impressionnante et couvert de plantes)
Ce film fut un spectacle impressionnant car on avait l’impression d’être avec les astronautes qui s’entrainaient dans une immense piscine pour simuler le vide dans l’espace. De plus, on parlait du satellite Hubble qui a permit de prendre les premières photos de la Terre depuis l’espace. On a aussi pu voir ce que l’espace nous réserve beaucoup de surprises comme les nébuleuses, des étoiles, d’autres galaxies et tout ce qu’on découvrira plus tard. A 15h30, nous avions un autre film mais cette fois dans une salle ou nous étions couchés comme si on regardait le ciel. Cela racontait l’histoire des planètes, de leur formation et des galaxies. C’était très intéressant mais je connaissais déjà la plupart des choses parce qu’en géographie on avait déjà fait l’astrologie et l’espace. Ensuite, nous sommes rentrés à l’hôtel et nous pouvions faire ce qu’on voulait. Nous sommes sortis mais nous n’avons pas beaucoup marché du fait que la veille on avait déjà vu plein d’endroits.

Mardi 27 avril 2010 :

(Parc près de la Place de la Daurade)

Nous avons visité Toulouse pour la deuxième fois, nous avions déjà vu quelque place et lieu dès le premier jour, mais pas la Place du Capitole, ni la salle des Illustres et la salle des mariages (à l’intérieur du Capitole).

Puis, nous sommes allés au Couvent des Jacobins, sur le Pont Neuf, sans le traverser, dans la Cour intérieure de l’Hôtel Assezat et pour finir la place Esquirol. J’avais vraiment mal au pied à la fin de cette journée.

Mercredi 28 avril 2010 :

Nous avons du nous lever pour travailler, ce qui fut assez dur. D’ailleurs certains ne se sont pas levé du tout. Nous étions tous réunis, 2ème et 3ème pour réfléchir en commun par groupe de 4-5 à propos de 4 petits problèmes :
L’un concernant la poussé de l’Airbus A319 qu’il fallait trouver en la calculant à partir d’estimation.
Un autre dans le même genre mais il fallait calculer la poussée de la fusée Saturne V sachant qu’elle brûlait 15 tonnes de carburant par seconde.
Le troisième avait pour but de trouver la période d’un satellite en orbite basse.
Et le dernier était de calculer la vitesse d’un satellite géostationnaire.

Puis. nous nous sommes allés visiter les halles de montages de l’Airbus A380. Nous avons pris le bus 70 jusqu’à Georges Brassens et après nous avons marché car on ne trouvait pas le bus pour faire le dernier bout. Il faisait très chaud. Arrivé sur le site de l’Airbus, nous avons reçu des pass « Visiteur » et nous avons du laisser tout nos appareils permettant de prendre des photos. J’ai trouvé ça un peu nul de ne même pas pouvoir prendre de photo. Surtout que la visite ne montrait pas grand chose de la conception des Airbus A380. Malgré ce point, vers 13h30, nous avons pu prendre place dans un concorde, le Mach 2, qui avait fait plusieurs fois l’aller-retour Paris => New-York à la vitesse du son avec à son bord 100 personnes. Puis après nous avons visité les halles de montages de l’A380, un immense bâtiment de 40 mètres de haut et d’une très grande longueur car il peut y avoir 4 avions dedans.

La visite était globalement bien même si on n’a pas pu l’immortaliser avec des photos. Enfin, nous sommes rentrés et le soir nous sommes sortis pour aller en boîte même si 2 étaient fermées et la 3ème nous n’avons pas pu tous entrer alors une partie, dont moi, sommes rentrés après s’être baladé une dernière fois dans Toulouse puisque le lendemain nous devions rentrer.

Jeudi 29 avril 2010 :

Le matin, David et moi ne nous sommes pas lever puisqu’on pouvait dormir jusqu’à 10 heures. Malheureusement, ceux qui n’avaient pas participé mercredi matin ont du se lever pour rattraper les activités. Nous avons fait nos valises et nous sommes descendus en bas parce qu’on devait rendre les chambres. Puis, nous sommes allés à la gare Matabiau prendre le bus direction l’aéroport pour prendre l’avion et retourner à Genève. Lors du décollage, nous avons du chronométrer le décollage de l’avion pour voir si les estimations de mercredi était juste. Après l’atterrissage à Genève, nous avons donné ces valeurs aux professeurs et nous pouvions rentrer chez nous.

Bilan :

Ce voyage était super, j’ai vu des choses que j’avais étudié en cours mais que je n’arrivais pas à me représenter tel que les nébuleuses, les sortes de planètes (gazeuses, solides) et ce que les satellites permettent de faire. J’aurai voulu pouvoir prendre des photos de l’Airbus A380 mais ce n’est pas grave. Je remercie les professeurs d’avoir pu permettre à ce voyage de voir le jour.

Certains modèles peuvent donner lieu à des comportements aberrants en raison de problèmes numériques. C’est le cas du modèle de l’oscillateur harmonique si l’on ne prend pas les bonnes précautions.

Considérons une masse m accrochée à un ressort et faisons coïncider l’origine de l’axe x qui permettra de repérer sa position avec la position d’équilibre de la masse. Si on néglige le frottement dû à l’air, la masse subit deux forces :
– son poids P=mg dirigé vers le bas
– une force de rappel F=-kx due au ressort.

La constante de proportionnalité k entre l’écart x de la masse par rapport à sa position d’équilibre et la force de rappel est appelée « raideur » du ressort. Le signe « moins » signale que la force de rappel est toujours opposée au déplacement x de la masse.

La relation fondamentale de la dynamique permet de définir l’accélération de la masse à partir des forces qui agissent sur elle. L’intégration de cette accélération sur le temps fournit la vitesse de la masse, puis, l’intégration de cette vitesse donne sa position x par rapport à la position d’équilibre. Le modèle Stella se présente donc ainsi :

Modèle d’oscillateur harmonique : une masse accrochée à un ressort subit deux forces : son poids et une force de rappel proportionnelle à l’écart x par rapport à sa position d’équilibre.

En choisissant une masse m de 1 kg et une raideur k de 2.47 N/m, en plaçant la masse en x₀=0 avec une vitesse initiale v₀=0 et en lançant la simulation, nous obtenons les horaires suivants pour la position x et la vitesse v de la masse :

Horaires de la position et de la vitesse de la masse : ces deux horaires sont manifestement faux ! Un oscillateur auquel on ne fournit pas d’énergie ne peut ni augmenter son amplitude d’oscillation ni accroître la grandeur de sa vitesse maximale.

L’horaire de la position fait état d’une augmentation d’amplitude et celui de la vitesse d’un accroissement de la grandeur de la vitesse maximale de la masse lorsqu’elle passe par sa position d’équilibre ! Or, dans ce modèle, l’énergie mécanique de l’oscillateur (énergie potentielle de gravitation + énergie cinétique) devrait rester constante car il n’y a aucune source d’énergie ! Il s’agit d’un artefact lié à l’intégration numérique.

Conclusion

Dans tous les modèles, mais plus particulièrement dans ceux permettant de simuler des oscillations, il faut être attentif aux risques d’erreurs liées entre autres aux méthodes numériques. Un bon moyen de savoir si la méthode utilisée est appropriée consiste à diviser le pas d’intégration par deux. Si le comportement simulé change, vous avez affaire à un problème d’intégration numérique, et tant que ce comportement dépend du pas d’intégration, la méthode est inappropriée.

Activités
– Construisez un modèle Stella d’oscillateur harmonique.
– Simulez le mouvement de ce dernier en adoptant :

• la méthode d’Euler
• la méthode de Runge-Kutta d’ordre 2
• la méthode de Runge-Kutta d’ordre 4

et en utilisant différents pas d’intégration avec chacune de ces méthodes.

Voir aussi :
– L’oscillateur harmonique
– Rotation et oscillation
– Le saut à l’élastique
– Saut à l’élastique, cas général
– Circuit électrique et oscillateur harmonique
– Oscillations
– Exercices sur les oscillations harmoniques

From Wolfram Demonstrations Project :
– Harmonic Oscillation
– Superposition of Waves

Wolfram Demonstrations Project : mode d’emploi