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IUFM de PARIS
Collège de Sciences Physiques

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Préparation à l'épreuve de montage et traitement de l'information du C.A.P.E.S. de Sciences Physiques


Expérimentation Assistée par Ordinateur


Les fiches suivantes, proposées au téléchargement correspondent à des montages classiques de l'épreuve "Montage et traitement de l'information" du CAPES de Sciences Physiques.
Elles sont proposées aux formats Word et PDF (Acrobat Reader 4)

Des fiches et des protocoles de montages

  1. Généralités
  2. Montages de mécanique
  3. Acoustique
  4. Montages d'électricité et électromagnétisme
  5. Statique des fluides
  6. Thermodynamique
  7. Montages de chimie
  8. Quelques liens utiles
  9. Eléments bibliographiques
  10. Pour s'entrainer: des fichiers Regressi, des vidéos

Des aides pour l'épreuve de montage

  1. Un cours avec des auto-évaluations sur l'Amplificateur Opérationnel (assorti d'une fiche sur les montages possibles)
  2. Trois pages sur les convertisseurs Numérique-analogique et Analogique-numérique avec des simulations interactives (Flash Player 4)

 

Vos remarques à l'auteur: philippe.brizemur@paris.iufm.fr Dernière mise à jour: 15-Nov-2006

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Les fiches de montage

Format PDF (acrobat Reader)  Format Word 97 

Généralités

   
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Analyse de résultats expérimentaux

Moyenne, Ecart-type; validité d'un résultat dans différents cas: beaucoup, peu, trés peu de résultats de mesures; un seul résultat.
Cas de résultat dépendants d'autres résultats de mesures; Propagation des erreurs
anaresul.pdf (88 ko) anaresul.doc (403 ko)
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Utilisation de l'interface ORPHY-GTS:

Principe et utilisation du logiciel Win GTS, montage d'une Ex A O avec l'interface Orphy GTS
wingts.pdf (21ko) wingts.doc (56 ko)

   
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Utiliser un camescope pour saisir et analyser des mouvements rapides:
(montages 9, 11,12,14)

Matériel: caméscope, carte d'acquisition vidéo DC 10+,
logiciel de capture de séquence vidéoVidcap
Logiciels de traitement: Image 2 et Regressi. 

vidcap.pdf (173 ko)  vidcap.doc (317 ko) 

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Saisir des séquences vidéos à l'aide d'une Webcam
Utilisation du logiciel VirtualDub

Matériel: Webcam, ordinateur PC récent
Logiciels: pilote de la webcam, VirtualDub, Regressi, Regavi ou Avimeca

webcam.pdf (253 ko) webcam.doc (74 ko)

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Expériences illustrant différentes techniques d'observation dans le cas d'un mouvement de chute;
observation directe, acquisitions et exploitations informatisées

(Montage 28)

Matériel: Webcam, ordinateur PC récent
Logiciels: pilote de la webcam, VirtualDub, Regressi, Regavi ou Avimeca

chute_28.htm Chute_28.doc (800 ko)
Utiliser un camescope pour saisir et analyser des mouvements rapides:
(montages 9, 11,12,14)

Matériel: caméscope, carte d'acquisition vidéo DC 10+,
logiciel de capture de séquence vidéoVidcap
Logiciels de traitement: Regavi et Regressi. 
Cet ensemble est bien plus facile à utiliser, le transfert Regavi -> Regressi étant automatique

regavi.pdf (102ko) Regavi.doc(119 ko)
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Etude de la chute libre sans vitesse initiale
(montages 11, 14)

Matériel: réglette à échelons, capteur chronociné; interface Orphy GTS
Logiciel d'acquisition: Magnum pour windows;
Logiciel de traitement: Regressi
Etude cinématique, dynamique et énergétique.

Chutelib.pdf (36 ko)  Chutelib.doc ( 277 ko) 
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Etude expérimentale d'oscillateurs en mécanique
Etude expérimentale d'un solide mobile autour d'un axe
(montages 12, 13)

Matériel:Pendule pesant "Pendulor"
Interface: Orphy GTS
Logiciel : Win GTS pour l'acquisition Regressi pour le traitement

pendul.pdf (78 ko) pendul.doc (118 ko)
Rappels théoriques sur le pendule pesant
theopend.pdf (26 ko) theopend.doc (154 ko)
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Etude expériementale de mouvements plans
Utilisation de palets autoporteurs; table à digitaliser
(montages11, 12, 13, 14)

Matériel: Table Digedoc (Micrelec)
Logiciel : Table pour l'acquisition, Regressi pour le traitement.

dig.pdf (42 ko) dig.doc (1,22 Mo)
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Acoustique

   

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Mesure de la célérité des sons et des ultra-sons dans l'air avec Oscillo USB

Matériel: Oscillo-USB; Emetteur et récepteurs Ultra-sons (Jeulin ou Pierron) Micros Claquette (Micrelec)
Logiciels: Oscillo-USB pour l'acquisition Regressi pour le traitement

sons_ultra_sons_oscilloUSB.pdf sons_ultra_sons_oscilloUSB.doc
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Mesure de la célérité des ultrasons dans l'air
(montage 6)

Matériel: Orphy GTI, emetteur-récepteur d'ultrasons Modulson (Jeulin)
Logiciel: GTI.exe et Regressi version 2.45 et ultérieure (mai 2005)

ultrasons.pdf (170 ko) ultrasons.doc (447 ko)

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Expériences portant sur l'acoustique, applications
(montage 6)

Matériel: Orphy GTS, ensemble Son (Micrelec) comportant deux micros et un boitier de connexion avec Orphy, permettant la mesure de la vitesse du son
Logiciel Sondor
Ensemble SODART comportant un emetteur-récepteur Ultra-son permettant la mesure de la vitesse des ultra-sons dans l'air et montrant des modèles d'application

acoustique.pdf (16 ko) acoustique.doc (213 ko)

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Acoustique musicale
(montage 6)

Analyse harmonique des sons musicaux:
Logiciel:
Waver ou Regressi-Regavi
Matériel: micro et carte son d'un ordinateur

Harmonik.pdf (400 ko) Harmonik.doc (600 ko)
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Acoustique musicale
(montage 6)

Des choses à savoir sur la gamme et les notes de musique

music.pdf (84 ko) music.doc (175 ko)
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Notion de capteur
(Montage 24)

Etude d'une photodiode et d'une thermistance
Matériel: interface Orphy GTI (ou Orphy GTS)
générateur BF générateur continu; résistance de 47 kohms
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capteurs.pdf (97 ko) capteurs.doc (155 ko)
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Expérience sur le phénomène d'induction
(montage 18)

Expérience qualitative montrant le phénomène d'induction à partir d'une variation de flux magnétique quelconque.
Matériel: aimant permanent, petite bobine plate, sonde teslamètre Micrelec
Interface Orphy GTS ou GTI + module de raccordement
Logiciel: GTS pour l'acquisition, Regressi pour le traitement

induct.pdf (28 ko) induct.doc (187 ko)
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Auto-induction
(montage 18, 21)

Etude de l'installation et de la désinstallation d'un courant dans un inductance
Matériel: bobine de laboratoire, résistance, diode, alimentation stabilisée
Interface: Orphy GTS ou GTI + module de raccordement
Logiciel: GTS ou GTI pour l'acquisition, Regressi pour le traitement

autoind.pdf (71 ko) autoindu.doc (986 ko)
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Etude de la charge et de la décharge d'un condensateur dans une résistance non inductive et dans une résistance inductive
(montage 19)

Charge et décharge de C dans R: mesure de Uc et ic en fonction du temps; influence des différents paramètres
Charge et décharge de C dans L,r; étude des différents régimes: pseudo-périodique, critique, apériodique
Matériel: condensateurs, bobine, résistances, alimentation stabilisée
Interface: Orphy GTS ou GTI + module de raccordement
Logiciel: GTS.exe ou GTI.exe pour l'acquisition, Regressi pour le traitement

rlclib.pdf (71 ko) rlclibre.doc (968 ko)

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Mesure de champs magnétique: Champs d'une bobine, bobine de Helmotz

Matériel: bobine de Helmotz, sonde de Hall, Orphy GTI, ordinateur
Logiciel: GTI.exe pour l'acquisition, Regressi pour le traitement.

Helmotz.pdf Helmotz.doc
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Etude de expérimentale des oscillations forcées en électricité, à fréquence variable
(montage 22)

Utilisation de l'interface Orphy GTI, de la sonde de phase et de la sonde "valeurs efficaces"
On mesurer directement la fréquence, le déphasage i/u et les tensions Ueff d'alimentation et Ureff aux bornes d'une résistance d'acquisition.
Suivie d'un rappel théorique
Matériel: R, L,C, générateur BF
Interface: Orphy GTI muni de ses sonde "valeurs efficaces" et "Phase"
Logiciel: GTI.exe pour l'acquisition, Regressi pour les traitements.

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rlcGTI.pdf (341 ko) rlcGTI.doc (339 ko)

Statique des fluides

   

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Vérification de la loi de Boyle - Mariotte
Détermination de la valeur de la constante des gaz parfaits
(montage 15)

On vérifie la loi de Boyle - Mariotte en faisant varier le volume d'air emprisonné dans une seringue. On note ce volume, un capteur de pression absolue donne la valeur de la pression.
Matériel: seringue, capteur de pression
Interface: Orphy GTS ou Orphy GTI
Logiciels: GTS.exe, ou GTI.exe pour l'acquisition, Regressi pour les traitements.
Pour s'entrainer le fichier Regressi: Boyle.zip

BoyleMariotte.pdf (304 ko) BoyleMariotte.doc(702 ko)

Thermodynamique

   

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Expériences portant sur les échanges de chaleur
Mesure de la capacité thermique massique de l'eau
(montage 27)

Dans un calorimètre, on chauffe une masse me d'eau à l'aide d'une résistance électrique.
On repère la température toutes les 0,4secondes durant 10 minutes.
Matériel: calorimètre, résistance chauffante, sonde de température, générateur 6/12V, 2A, balance
Interface: Orphy GTI
Logiciel: GTI.exe pour l'acquisition, Regressi pour les traitements.
Pour s'entrainer le fichier Regressi: thermo1.zip

thermo1.pdf (35 ko) thermo1.doc (81 ko)

   
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Généralités: Utilisation de la burette automatique "Jeulin"

Présentation, branchement, algoritme d'utilisation
Matériel: burette automatique TR80 Jeulin
Interface: ESAO3
Logiciel : Generis muni de ses macros APPLI'pH

burette.pdf (49 ko) burette.doc (158 ko)
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Utilisation du logiciel GENERIS
pilotage de la burette automatique Jeulin TR80

Comment monter et effectuer un dosage pHmétrique automatisé avec la burette TR80
Matériel: Burette TR80; verrererie de laboratoire
Interface: ESAO3 (Jeulin)
Logiciel: Generis muni de ses macros APPLI'pH

generis.pdf (24 ko) generis.doc (49 ko)
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Dosage de l'acide orthophosphorique dans une boisson au Cola

Matériel: coca (ou pepsi) cola; solution de soude à 0.01 mol.L-1, acide orthophosphorique témoin à 0.005mol.L-1
Verrerie de laboratoire (dont un chauffe ballon à reflux pour "dégazer" la boisson)
Burette Jeulin TR80, sonde pHmétrique, solutions tampon pH 4 et pH 7
Interface: ESAO 3
Logiciel: Generis et ses macros APPLI'pH (Jeulin) pour l'acquisition,
Regressi (Micrelec) pour le traitement.
cocacola.pdf (34 ko) cocacola.doc (1 461 ko)
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Dosage des ions hydrogénocarbonates d'une eau minérale
Matériel: Eau minérale (Evian, Vittel ...); acide sulfurique à 0.01 mol.L-1
Verrerie de laboratoire
Burette Jeulin TR80, sonde pHmétrique, solutions tampon pH 4 et pH 7
Interface: ESAO 3
Logiciel: Generis et ses macros APPLI'pH (Jeulin) pour l'acquisition,
Regressi (Micrelec) pour le traitement.
evian.pdf (37 ko) evian.doc (1268 ko)
retour
Dosage acido-basique d'un produit commercial
un déboucheur liquide

Matériel: Liquide déboucheur "Destop", acide chlorhydrique à 0.01 mpol.L-1
Verrerie de laboratoire
Burette Jeulin TR80, sonde pHmétrique, solutions tampon pH 4 et pH 7
Interface: ESAO 3
Logiciel: Generis et ses macros APPLI'pH (Jeulin) pour l'acquisition,
Regressi (Micrelec) pour le traitement.

destop.pdf (33 ko) destop.dos (614 ko)
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Etude d'une cinétique de réaction à l'aide d'un spectromètre dans le domaine visible

Etude de l'influence des paramètres de concentration des produits sur la cinétique d'une réaction d'ordre 0 : réaction de substitution de l'iode sur le propanone.
Matériel: solutions de propanone à 6 5 et 4 mol.L-1, d'acide chlorhydrique à 0.5 et 1 mol.L-1 et de diiode à 5.10-3 mol.L-1
Verrerie de laboratoire, cuves à spectrométrie
Spectromètre Micrelec
Interface Orphy GTS
Logiciel: Spectro pour l'acquisition, Regressi pour le traitement

cinetik.pdf (29 ko) cinetik.doc (145 ko)

Des liens utiles

Préparation au CAPES de l'Université de St Etienne: http://webperso.univ-st-etienne.fr/~lafon/index.html
Préparation au CAPES de l'Université de Nantes: http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/enseignement/tp

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Eléments bibliographiques