PHYSIQUE - Lycée-Collège des Creusets

Liste de THEMES proposés
Physique expérimentale
(Travail de recherche empirique)
PHYSIQUE
Il s'agit de réaliser une expérience en participant de bout en bout à son élaboration :
étude théorique
recherche historique
conception de l'expérience
mesures et analyse des résultats.
Les travaux seront faits de préférence par deux élèves pour favoriser la dynamique de groupe.
Exemples de sujets (liste non exhaustive) :
Parc d’attraction : modèle, accélérations théoriques comparées aux mesures in situ.
Mesure de l’effet Doppler sonore
Fusée à eau au laboratoire : mesure et simulation de la force en fonction du débit.
Manomètre à eau
Réalisation d’un vélo transformant l’énergie mécanique en énergie thermique
Réalisation d’un lanceur à induction.
Etude et fabrication d’un appareil fonctionnel de démonstration
(Travail de recherche empirique et Réalisation artistique, audiovisuelle ou matérielle)
Alain Kohler
Le but de ce travail est de comprendre le fonctionnement d’un appareil, afin d’en fabriquer
une version fonctionnelle simplifiée qui pourra idéalement servir, soit de modèle de
démonstration pour l’enseignement, soit de montage expérimental pour le laboratoire, dans le
cadre du cours de physique. Pour ce type de TM, des compétences manuelles sont
indispensables.
La méthode et les objectifs proposés sont les suivants:
recherche et analyse critique du contenu des documents bibliographiques,
compréhension et synthèse des phénomènes relatifs au fonctionnement de l’appareil,
mise en relation avec les domaines enseignés au niveau gymnasial,
réalisation d'un montage fonctionnel pouvant servir de modèle de démonstration,
rédaction d’une notice explicative ou d’une fiche d’expérience associée.
Exemples de sujet :
réalisation d’un GENERATEUR ELECTRIQUE fonctionnel
réalisation d’une MACHINE A VAPEUR fonctionnelle
…
Patrick Poscio
Travaux de Maturité Lycée-Collège des Creusets

Liste de SUJETS proposés
Energie nucléaire
(Travail de recherche théorique)
L’accident nucléaire de Fukushima a remis en question l’utilisation de l’énergie nucléaire en
Suisse. Energie dangereuse et polluante selon certains, énergie verte et maîtrisée selon d’autres.
Mais qu’est-ce que l’énergie nucléaire ? Comment la produit-on ? Quel est le lien entre la force
nucléaire qui permet aux protons et neutrons de rester confinés au sein du noyau de l’atome et
l’énergie que l’on peut libérer lorsqu’il y a fission d’un noyau nucléaire ? Qu’est-ce que la
radioactivité ? Pourquoi est-elle dangereuse ? Voici quelques unes des questions que l’étudiant
sera amené à se poser dans le cadre de ce TM.
Daniel Bayard
Arc-en-ciel
(Travail de recherche théorique et réalisation artistique, audiovisuelle ou matérielle)
Les arcs-en-ciel ont depuis toujours fasciné et constituent une source d’inspiration inépuisable
dans différents domaines que ce soit la poésie ou la peinture. En physique, il a fallu attendre le
XVII ème siècle (Descartes) pour comprendre la formation de ces arcs, et encore le XIX ème siècle
(Airy) pour interpréter des phénomènes aussi bizarres que les arcs surnuméraires. Dans ce
travail, il s’agira dans un premier temps, de traiter ce phénomène d’un point de vue théorique.
Dans un deuxième temps l’étudiant sera amené à étudier l’effet qu’a produit cette démarche
scientifique dans des domaines aussi divers que la peinture ou la littérature. La partie
expérimentale du travail consistera à réaliser un montage permettant de visualiser un arc-en-ciel
en salle.
Daniel Bayard
Les panneaux solaires
(Travail de recherche théorique)
Les panneaux solaires sont en plein essor. En Suisse de plus en plus de ménages souhaitent
économiser de l’énergie et posent des panneaux solaires sur leur habitat. On distingue les
panneaux thermiques et photovoltaïques. Les capteurs thermiques sont utilisés principalement
pour chauffer l’eau. Ils permettent de diminuer la consommation d’huile de chauffage. Les
capteurs photovoltaïques transforment l’énergie solaire en énergie électrique. Ils sont pour
l’instant principalement utilisés dans des zones non-connectées au réseau électrique. Suite à la
décision de la Suisse de sortir du nucléaire, on s’attend à un envol de la demande en panneaux
solaires. Mais comment fonctionnent-ils ? Comment est-il possible de produire de l’énergie à
partir du rayonnement solaire? Quels sont les rendements actuels ? Peut-on remplacer l’énergie
nucléaire par l’énergie solaire ? Dans ce travail, il s’agira avant tout de bien comprendre le
fonctionnement de ce type de panneaux, puis de faire une projection sur l’utilisation future en
Suisse de l’énergie solaire.
Daniel Bayard
Travaux de Maturité Lycée-Collège des Creusets

Etude d’un modèle réduit de skieur enchaînant des virages sans mécanisme actif
(Travail de recherche empirique)
Pour démontrer que la trajectoire naturelle d’un ski taillé est une courbe, Hans Zehetmayer, un
pionnier du carving, a construit des modèles réduits capables d’effectuer des enchaînements de
virages sur un plan incliné, sans aucun mécanisme actif. Ce travail de maturité consiste à retracer
l’histoire de ces maquettes et à en analyser le fonctionnement d’un point de vue technique et
physique.
Véronique Briguet
Analyse du fonctionnement du chasse-neige à l’aide d’un robot-skieur
(Travail de recherche empirique)
Un virage en chasse-neige se réalise en particulier par un mouvement de rotation et un transfert
du poids du corps vers le ski extérieur. Pour tester l'importance respective de ces deux gestes, un
robot-skieur a été développé lors d’un précédent travail de maturité. Il s’agit ici de poursuivre le
projet en développant deux aspects : améliorer le fonctionnement du robot et le tester sur une
pente enneigée de très faible déclivité, ainsi que développer des méthodes d’enregistrement de
ses trajectoires, afin de mesurer les caractéristiques des virages effectués.
Véronique Briguet
Les poulies et palans à travers les âges : l’évolution de ses réalisations techniques
(Travail de recherche théorique)
Simples mais efficaces, les palans sont intégrés dans de nombreux appareils et systèmes
requérant une force importante. Pour la partie de recherche théorique, on retracera leur utilisation
depuis leur invention jusqu’à nos jours, dans nos contrées et ailleurs. Une partie expérimentale,
consistant à mesurer le rendement de systèmes réels, devra compléter le travail.
L’Homme marchera-t-il sur Mars?
(Travail de recherche théorique)
Véronique Briguet
Après l’exploit de l’équipage d’Apollo 11 en 1969 (1 er Homme sur la Lune), le prochain défi
dans la conquête de l’espace est d’envoyer (et de faire revenir) des Hommes sur la planète Mars.
Où en sont les expérimentations et les recherches à ce sujet ?
Quelles sont les difficultés et les contraintes liées à ce défi ?
Damien Gollut
L’expérience historique de Cavendish
(Travail de recherche empirique)
En 1798, Henry Cavendish mesure la constante d'attraction universelle et estime la densité
moyenne de la Terre grâce à la balance de torsion
Pouvez-vous reconstruire cette expérience historique de physique et vérifier/commenter les
résultats obtenus par Cavendish ?
Damien Gollut
Travaux de Maturité Lycée-Collège des Creusets

Les tours du World Trade Center de New York
(Travail de recherche théorique)
- 1973 : Inauguration du World Trade Center à New York : Quelle était la structure de cette
construction, quels matériaux ont été utilisés et pourquoi ?
- 2001 : Que s’est-il passé d’un point de vue physique sur la structure suite au crash des deux
avions et comment en est-on arrivé à l’effondrement des deux tours ?
Damien Gollut
Etude d’un système photovoltaïque
(Travail de recherche théorique)
Sur la base de documents fournis par le propriétaire d’une maison photovoltaïque, il faudra faire
ressortir les facteurs essentiels servant à la prédiction d’un bilan de production annuelle. On
comparera alors le modèle avec les données empiriques fournies par le propriétaire et on fera une
critique de ce modèle.
Alain Kohler
ORDRES de GRANDEUR: du pas-grand-chose… au presque tout!
(Travail de recherche théorique)
Existe-t-il un temps zéro ? une température négative ? une distance ou une durée nulle ?
Autrement dit que se passe-t-il aux limites des observables élémentaires en physique étudiées au
niveau gymnasial :
de l'infiniment petit, bref, inerte, faible, léger ou froid,
à l'infiniment grand, long, actif, fort, lourd ou chaud.
La méthode et les objectifs proposés sont les suivants :
analyse critique du contenu des documents bibliographiques,
compréhension et synthèse des phénomènes présentés,
mise en relation avec les domaines enseignés au niveau gymnasial,
éventuellement réalisation d'un poster pour affichage dans le couloir « physique » du LCC.
Le CHAOS: évolution scientifique et historique d’un concept
(Travail de recherche théorique et Travail de recherche empirique)
Patrick Poscio
Pendant longtemps, là où commençait le chaos s’arrêtait la science. Or, dans les années 70,
quelques scientifiques ont commencé à explorer le chaos. A la surprise générale celui-ci s’est
révélé gouverné par un ordre dynamique qui a permis d’expliquer bien des phénomènes naturels
jusqu’ici totalement incompréhensibles.
La méthode et les objectifs proposés sont les suivants :
analyse critique du contenu des documents bibliographiques,
compréhension et synthèse des phénomènes présentés,
mise en relation avec les domaines enseignés au niveau gymnasial,
écritures de petits programmes informatiques permettant de mettre en évidence des
caractéristiques chaotiques,
éventuellement réalisation d'un poster pour affichage dans le couloir « physique » du LCC.
Patrick Poscio
Travaux de Maturité Lycée-Collège des Creusets