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Outils en sciences

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Outils numériques en sciences

Acquisition de données vidéo et audio

À l'instar de l'Atelier scientifique Lycée Professionnel (Jeulin), de petits logiciels peuvent analyser un mouvement à partir d'une vidéo ou un son à partir d'un enregistrement audio.
Avistep
Avistep 2.1.1 est un logiciel gratuit (la version 3 chez Pierron est payante) permettant, à partir d'une vidéo, de pointer manuellement un objet mobile et d'étudier son mouvement en fonction du temps (abscisses, ordonnées, vitesses et accélérations horizontales et verticales). On peut y représenter graphiquement ces grandeurs en fonction du temps ou les copier coller vers un tableur pour une étude plus détaillée.
Pymeca Vidéo
Pymecavidéo est un logiciel de pointage de vidéo libre et gratuit permettant l'analyse mécanique des mouvements. Il peut lire un très grand nombre de formats vidéos sans pré-requis de traitements le rendant très utile dans le cadre de séances d'analyse mécanique de mouvements.

Parmi ses fonctionnalités, on retrouve la possibilité de suivre plusieurs points simultanément, une fenêtre de zoom sur la zone pointée pour une plus grande précision,  la possibilité de suivi automatique du ou des points, la rotation des vidéos, l'affichage des vecteurs vitesse, l'enregistrement d'une chronophotographie, la copie des données dans le presse-papier, le calcul possible des énergies liées au mouvement, la possiblité de refaire un point mal pointé, l'export en python, numpy, pandas, notebook, openoffice... (avec plusieurs choix d'exports...vitesses précalculées ou pas, accélérations etc.)
Application Motion shot sur smartphone
Cette application permet d’effectuer des images constituées de séries d’images superposées ou encore des vidéos au ralenti.
Audacity
Audacity est un logiciel libre et gratuit pour l'enregistrement, l'édition et l'analyse de sons. Audacity peut travailler sur des fichiers sons ou à partir d'enregistrements directement effectués dans le logiciel à l'aide d'un microphone branché sur le poste. Il peut aussi extraire des sons des vidéos. Il est possible de déterminer la fréquence d'un son en visualisant le signal ou son spectre.

Optique

Visiolab
Visiolab est un logiciel gratuit réalisé par B.Brolis qui concerne la partie "Lumière colorées et couleur des objets" du programme de 4ème. Ce logiciel ne nécessite pas d'installation particulière. Il comprend 6 modules différents :
  • synthèse trichromique additive
  • synthèse trichromique soustractive
  • éclairage d'une scène
  • la télévision à la loupe
  • impression en trichromie et quadrichromie
  • décomposition RVB d'une image

Fichier visiolab.0.55beta.exe sur le site perso de A. Olczyk
Logo Chroma
Chroma
Chroma est un logiciel traitant de l’étude de la couleur d’un point de vue physique (colorimétrie) il aborde les thèmes suivants :
  • décomposition de la lumière blanche et rôle des filtres colorés ;
  • caractéristiques d’une couleur : teinte, saturation et clarté ;
  • les systèmes de couleur : rgb et hsv ;
  • synthèses des couleurs : additive et soustractive ;
  • couleur complémentaire ;
  • couleur des objets ;
  • …
Pour la majorité des démonstrations, on peut en obtenir une copie dans le presse papier et l’intégrer à un cours ou un exercice.

Présentation du logiciel
Fichier chroma.3.6.exe sur le site perso de A. Olczyk
L'oeil et la vision
Logiciel gratuit interactif et en 3D sur le thème de "L'oeil et la vision" par Pierre Perrez de l'académie de Toulouse, destiné au programme SVT de 1ère  pouvant être adapté pour l'enseignement de l'optique en sciences.
Les chapitres du logiciel : - Anatomie de l'oeil
  • Pupille et cristallin
  • Les photorécepteurs
  • La formation des images
  • Vision, fonction cérébrale
Lien de téléchargement sur le site des logiciels de Pierre Perez (académie de Toulouse).

Électricité

PhET Logo
Électricité sur PhET Interactive Simulations
Ce site, produit par l'université du Colorado, propose un grand nombre d'animations et d'activités. On y trouve 96 activités scientifiques, 50 chimiques, 31 mathématiques en français. L'éventail des domaines et des niveaux proposé est très large.
L'utilisation par les élèves peut se faire directement en ligne sur le site PhET ou sur E-Lyco après une intégration dans une page, ou encore sans internet à partir du fichier de l'animation téléchargé (fichier java ou html5).
Le téléchargement des fiches pédagogiques associées aux activités nécessite la création gratuite d'un compte.
Parmi les activités en électricité, on peut citer les kits de construction de circuits électriques permettant de réaliser des circuits schématisés avec des objets ou avec des symboles électriques. On peut visualiser le déplacement des élèvetrons ou le sens conventionnel du courant. Les composants sont réglables (résistances internes, f.e.m., résistivité des conducteurs), voltmètres et ampèremètres sont disponibles pour simuler des mesures. Il n'est pas possible de sauvegarder et de restaurer les circuits créés dans ces applications.
Tension sinusoïdale à l'oscilloscope et au voltmètre
Une activité GeoGebra pour simuler la visualisation à l'oscilloscope et la mesure au voltmètre d'une tension sinusoïdale générée par un GBF. La simulation permet de mettre en évidence les rapports entre période et fréquence et entre tensions maximale et efficace.

Chimie

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Chimie sur PhET Interactive Simulations
Parmi les activités en chimie, on peut citer :
Avogadro
Avogadro est un éditeur et visualiseur de molécules en trois dimensions. Il permet de visualiser les molécules éditées dans le logiciel ou les molécules impotées à partir de fichiers disponibles sur internet (tous les formats connus de modélisation de molécules sont reconnus par le logiciel. Il est possible d'exporter les images obtenus pour illustrer un cours.

Astronomie

Stellarium
Stellarium est un logiciel de planétarium open source et gratuit. Il affiche un ciel réaliste en 3D, comme si vous le regardiez à l'œil nu, aux jumelles ou avec un télescope.
Exemples d'activités : ll permet de faire des mesures angulaires astronomiques ou de mesurer des périodes de rotation de satellites ou de visualiser des éclipses solaire ou lunaires.
 

Applications en ligne

Ces applications peuvent être utilisées à partir d'un navigateur pointant vers une adresse internet ou pointant sur un fichier enregistré sur le poste ou le réseau.
PhET Logo
PhET Interactive Simulations
Ce site, produit par l'université du Colorado, propose un grand nombre d'animations et d'activités. On y trouve 61 activités scientifiques, en français. 
L'utilisation par les élèves peut se faire directement en ligne sur le site PhET ou sur E-Lyco après une intégration dans une page, ou encore sans internet à partir du fichier de l'animation téléchargé (fichier java ou html5).
Le téléchargement des fiches pédagogiques associées aux activités nécessite la création gratuite d'un compte.
Applications de Walter Fendt
Le site de Walter Fendt contient 55 activités et animations de physique concernant la mécanique, les oscillations et ondes, l'électrodynamique, l'optique, la thermodynamique, la théorie de la relativité, la physique atomique, la physique nucléaire et la physique du solide.
Elles peuvent servir de support à l'apprentissage de certaines notions de mathématiques.
L'ensemble des fichiers est téléchargeable pour pouvoir être utilisé directement sur l'ordinateur ou le réseau.
À noter, que le site présente aussi des activités pour les mathématiques ou l'astronomie.

Utilisation des capteurs du smartphone

FizziQ
Les applications FizziQ utilisent les possibilités des smartphones et tablettes pour faciliter les séances d'expérimentation en classe, à la maison ou sur le terrain.
FizziQ transforme un smartphone en un laboratoire portable pour réaliser des expériences scientifiques. FizziQ a été conçu pour être utilisé dans le cadre scolaire. Les professeurs ont à leur disposition un instrument scientifique, facilement accessible et transportable, pour aider les élèves à développer leurs facultés d'analyse et leur intérêt pour l'expérimentation en sciences, mais aussi dans d'autre domaines comme la musique, la géographie ou les arts plastiques. Le cahier d'expérience encourage le travail en groupe, et permet le travail de correction avec avec le compte rendu PDF.
Phyphox
Phyphox est une application libre et gratuite développée par l'École supérieure polytechnique de Rhénanie-Westphalie d'Aix la Chapelle.
Capteurs : Phyphox vous permet d'utiliser les capteurs de votre téléphone pour vos expériences. Par exemple, détecter la fréquence d'un pendule à l'aide de l'accéléromètre ou mesurer l'effet Doppler à l'aide de son microphone.
Exportation de données : Il est possible d'exporter les données mesurées dans de nombreux formats courants pour les analyser dans un autre logiciel.
Télécommande :
Il est possible de Contrôler votre expérience depuis n'importe quel navigateur Web. Par exemple, vous pouvez contrôler Phyphox depuis votre ordinateur portable et télécharger les données résultantes directement sur votre bureau.
Liens
Le site de Phyphox.org
Téléchargements :

Les expériences :
Exemples d'utilisations
Combien y a-t-il de méthodes pour mesurer la hauteur d'un bâtiment avec un smartphone ?

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