Nos Synthèses
Théo
Dans le cadre de notre première scientifique, nous devions trouver un sujet alliant les mathématiques et les sciences physiques. Nous voulions avant tout un sujet qui nous intéresse et sur lequel nous serions capables de travailler sur toute cette moitié d’année. La flottabilité a attiré notre attention car c’est un sujet en rapport avec le quotidien et auquel on peut être confronté chaque jour. De plus, il pouvait facilement lier mathématiques et physique. Inspiré par ce grand titre, nous avons donc plongé dans ce vaste sujet pour en découvrir chaque secret. Les TPE pouvaient enfin commencer.
Nous savions que ce sujet pouvait être abordé à travers plusieurs milieux. Nous aurions pu choisir de travailler sur la flottabilité dans l’air ou dans différents liquides. Mais la flottabilité dans le domaine aquatique nous a semblé être la plus intéressante à étudier. Peut-être est-ce parce que nous sommes tous trois nageurs, et donc souvent en contact avec elle. Nous nous demandions comment de grands navires pouvaient flotter alors que de vulgaires cailloux coulaient. De là est venue notre idée de travailler sur les bateaux, leur construction, et ce qui pouvait agir sur leur flottaison. Il nous fallait élaborer une problématique intéressante qui pouvait englober un travail sur nos différentes interrogations. Nous avions d’abord eu comme idée de travailler sur le passé des bateaux, leur début, comment avaient-ils été créés… Mais en y réfléchissant un peu et avec l’aide de la documentaliste, nous avons trouvé plus judicieux de s’intéresser à leur futur, à leur évolution. Cela nous permettait d’incorporer des mathématiques à notre TPE en faisant des statistiques. Après plusieurs formulations de problématiques, nous avons finalement opté pour celle-ci : « Comment les bateaux vont-ils évoluer au fil du temps ? ».
Ensuite, à partir de toutes nos idées, un plan a commencé à se profiler. Il n’a pas tout de suite été au point, car nous ne savions pas par où commencer. Nous avions du mal à organiser nos idées, et à élaborer un plan assez précis. Mais nous avons fini par le dresser correctement pour pouvoir vraiment approfondir ce sujet. Nous en sommes arrivés à un plan en quatre grandes parties, sans compter l’introduction et la conclusion. Le principe d’Archimède constitue notre première partie. Après avoir remarqué que ce principe était à la base de la flottabilité, nous avons trouvé pertinent de l’expliquer en première partie. En effet la poussée d’Archimède est la force qui permet aux objets de flotter, la comprendre est donc essentiel. Une expérience avec un dynamomètre nous a permis de nous rendre compte de la force de cette poussée sur un poids de volume d’environ 4cm3. Pour finir de présenter la poussée d’Archimède, nous avons ensuite étudié les différentes possibilités qui pouvaient exister lorsque l’on plonge un objet dans l’eau. Celui-ci peut couler, flotter entre deux eaux, ou rester à la surface. La poussée d’Archimède peut donc être négative, neutre ou positive.
Cela nous a entrainé à étudier les différents facteurs agissant sur la poussée d’Archimède et donc sur la flottabilité. Dans notre deuxième partie, nous avons donc réalisé plusieurs expériences pour montrer que de nombreux éléments peuvent être en rapport avec la flottaison d’un objet. Nous avons notamment prouvé que la flottabilité d’un bateau dépend de son poids, de ses matériaux et de leur forme, de la répartition des charges, de la densité de l’eau et de sa composition en sel (si en mer, en océan ou en eau douce). Cette partie était nécessaire car elle nous a permis, grâce à la physique, de comprendre comment certains bateaux arrivaient à flotter malgré leur taille immense. Ces deux parties permettaient de comprendre ceci pour pouvoir ensuite nous débloquer et enchaîner sur la question de base : Comment évolueront-ils ? Jusqu’où pourra aller la taille des bateaux ? C’est ici que les mathématiques interviennent.
Nous avons eu l’idée de faire des statistiques pour prévoir la taille et le poids des bateaux dans les années à venir. A l’aide de graphique, de moyenne et de système, nous avons trouvé que si la taille et le poids des bateaux continuent à augmenter au même rythme que ces dernières années, les navires pourraient atteindre des dimensions immenses et inimaginables. Nous nous sommes donc questionnés sur les limites du progrès et avons essayés de contacter un chantier naval, mais nous n’avons malheureusement obtenu aucune réponse.
Enfin, nous avons terminé par étudier quelques cas spéciaux qui jouent avec la poussée d’Archimède pour se déplacer, comme par exemple le sous-marin, le bathyscaphe, ou encore l’hydroptère. Nous trouvions cela intéressant de finir par dire que la force de la poussée d’Archimède pouvaient être exploitée par différents transports aquatiques et non pas uniquement par de banaux navires.
J’en conclus que la flottabilité, dans l’eau, est étroitement liée à la poussée d’Archimède et à différents facteurs qui la modifie. Les constructeurs de navires utilisent certains de ces facteurs pour construire de nouveaux engins aquatiques, ou pour augmenter les dimensions des bateaux, qui deviennent de plus en plus impressionnant, et qui continueront d’évoluer, même si l’on peut se poser des questions sur certaines limites.
Pour élaborer et rédiger ce TPE, nous avons eu beaucoup de mal à nous organiser. Nous avons commencé par travailler tous ensemble sur la même partie, puis avancé progressivement. On changeait souvent de partie, et on commençait souvent à rédiger sans jamais finir. Mais nous avons vite remarqué que nous étions trop lents. Alors nous nous sommes répartis les tâches. Pour ma part, j’ai surtout travaillé sur la première partie (la poussée d’Archimède). Mais nous avons également travaillé tous ensemble sur l’introduction, la conclusion, et la deuxième partie, car il y avait beaucoup d’expériences que l’on voulait faire ensemble. Nous nous sommes vus pendant les vacances pour les faire. Puis nous avons mis en commun nos travaux, compléter ensemble, mis en forme et créé le site internet avec lequel nous souhaitions présenter notre travail. Ce TPE s’est révélé très intéressant car il a développé ma capacité à travailler en groupe et m’a permis de participer à la création de mon premier site internet. J’ai apprécié ce travail de réflexion en commun dans une ambiance agréable mais sérieuse qui diffère par rapport à ce qu’on produit en cours.
Je remercie la documentaliste, M.Dicharry, qui nous a aidé pour des calculs sur la poussée d’Archimède, et M.Michel, qui nous a aidé sur les statistiques. Ils nous ont permis d’aboutir notre TPE.
Armand
Nous avons choisi le thème de la flottabilité car il se réfère à la fois aux mathématiques et à la physique. Ce sujet nous a inspiré car il était totalement nouveau pour nous. Ce thème peut aussi bien être utilisé en mathématiques qu’en physique, car, dans la flottabilité, nous parlons de beaucoup de phénomènes physiques comme la poussée d’Archimède tout en intégrant des calculs mathématiques. Ce thème étant un peu vaste, nous avons décidé de chercher une problématique plus précise qui concerne plus les bateaux : Comment les bateaux ont-ils évolué au fil du temps ? Dans cette problématique nous avons intégré des maths en calculant une droite de régression linéaire et nous avons fait des expériences physiques. Cette question nous permet de traiter de nombreux facteurs agissant sur la flottabilité des bateaux mais aussi en règle générale et nous a aussi permis de faire des statistiques sur les bateaux futurs. Nous avons commencé par étudier la poussée d’Archimède puisqu’elle nous semblait essentielle ; c’est une partie importante de notre réalisation. Ensuite nous avons étudié les facteurs qui agissent sur la flottabilité. Puis nous sommes rentrés dans le vif du sujet en étudiant l’évolution des bateaux. Enfin nous avons aussi un peu élargi sur certains cas spéciaux ayant rapport avec la flottabilité
Nos recherches se sont surtout appuyées sur des moteurs de recherche qui nous ont permis d’en apprendre plus. Ensuite, nous avons aussi posé des questions à notre professeur de physique-chimie qui nous encadrait pendant les deux heures de TPE par semaine, ainsi qu’à notre professeur de mathématiques. Nous avons aussi essayé de contacter le Chantier Naval de Saint-Nazaire, mais n’avons pas réussi à obtenir de réponse. Nous nous sommes aussi aidés des articles et livres mis à disposition à la documentation. Les documentalistes de notre Lycée nous ont aussi aidés particulièrement pour trouver une problématique ni trop vaste ni trop restreinte. Sur internet, il y a de nombreuses informations ; donc, nous avons fait attention à comprendre l’essentiel, à trier et à l’utiliser de manière intelligente.
Durant toutes ces séances, nous avons d’abord eu des difficultés à trouver une bonne problématique, mais, grâce à l’aide de nos professeurs et des documentalistes, nous y sommes parvenus. Après avoir choisi la problématique, nous avons eu une longue phase de recherches qui a duré jusqu’aux vacances de Toussaint. Ensuite, nous avons commencé la rédaction et la création du site, nous avons réalisé nos expériences durant les vacances de Noël. Et puis, nous avons créé un site sur Internet ; ceci était achevé juste avant les vacances de Février.
Nous avons commencé par créer un document Word qui nous servira à apprendre notre réalisation, mais la production finale est sur un site internet que nous avons créé avec l’aide de wixsite (à l’adresse suivante : https://laflottabilite.wixsite.com/tpe2017 ) qui permet de réaliser assez simplement un site. C’est beaucoup plus interactif qu’un document papier. Pour le jour de notre présentation orale, nous avons aussi réalisé un diaporama Powerpoint qui permettra d’illustrer nos propos. La réalisation du site nous a pris du temps ; donc nous nous sommes partagés les tâches. L’un de nous s’est occupé de réaliser le site et de monter les nombreuses vidéos à l’aide notamment du site Algodoo qui permet de faire des simulations, pendant qu’un autre s’occupait de faire les recherches et de les rédiger. Pour ma part, je me suis occupé de trouver des expériences qui pourraient illustrer notre dossier, de faire les calculs sur l’évolution des bateaux et de faire la partie sur les cas spéciaux. Mais nous avons surtout travaillé ensemble et on s’aidait les uns les autres. Nous nous sommes aussi vus en dehors des séances de Travail Personnel Encadré pour réaliser de nombreuses expériences pour permettre de prouver certains éléments que l’on affirme dans notre site.
Lors de l’étude de notre problématique, nous avons conclu que la taille et la masse des bateaux n’ont cessé d’augmenter depuis toujours et nous pouvons penser qu’elles continueront d’évoluer. Le plus dur dans ce travail a été de trouver une problématique mais, une fois cela fait, tout a pu bien s’enchainer.
Ce travail m’a permis d’apprendre beaucoup d’information sur la flottabilité et les nombreux facteurs agissant sur celle-ci. Il m’a aussi permis de savoir comment créer un site sur internet. C’était aussi une de mes premières expériences de travail en groupe sur le long terme. Mais, du fait de notre bonne entente et que nous nous connaissons depuis longtemps, tout s’est passé pour le mieux sans problème de désaccord.
Colin
Les Travaux Personnels Encadrés sont une épreuve pour le Bac que tout élève de première est amené à effectuer. C’est pourquoi Théo GRAYEL, Armand REYNAUD et moi-même nous sommes réunis une fois par semaine afin de travailler sur le thème de la flottabilité, avec comme objectif de croiser les deux disciplines suivantes : les mathématiques et la physique chimie. Nous nous connaissions bien, ce qui a aidé à la bonne entente et la bonne dynamique du groupe.
Nous avions envisagé la problématique suivante : « Comment les bateaux flottent-ils alors que leur taille et leur poids augmentent au fil des années ? », mais elle s’est avérée trop longue et mal formulée, c’est pourquoi nous avons décidé de la modifier par : « Comment les bateaux vont-ils évoluer au fil du temps ? ». Nous avons pour cela organisé un plan présentant tout d’abord le principe d’Archimède que nous avons beaucoup développé, car c’était pour nous une étape très importante de la flottabilité. Nous avons ensuite découvert les différents facteurs de la flottabilité, afin d’élaborer la troisième partie portant sur la probable évolution future des bateaux. Enfin, nous avons décidé d’évoquer certains cas spéciaux de la flottabilité. Ce plan nous a permis de développer les deux matières imposées, en réalisant plusieurs expériences et calculs.
Les premières séances nous ont permis d’en savoir plus sur notre sujet, mais nous avions du mal à nous organiser. Nous avons donc décidé d’établir un plan précis et de développer les parties une par une. Nous cherchions à savoir quel serait l’évolution future des bateaux, mais il nous fallait tout d’abord comprendre quels étaient les facteurs qui agissaient sur la flottabilité d’un bateau. Nous avons donc effectué de nombreuses recherches et avons réalisé différentes expériences.
Après avoir réuni toutes les informations pour chaque partie, nous nous sommes réunis pour réaliser différentes expériences et analyser les résultats obtenus. Nous nous sommes ensuite partagés les parties que nous devions développer, afin d’être plus efficaces, d’entamer la synthétisation des données et la rédaction finale. Une question est tout de même restée en suspens, quelle limite y a-t-il à l’évolution des bateaux ? Nous aurions aimé avoir la réponse par des professionnels travaillant sur un chantier naval, mais, malgré de nombreux appels, nous n’avons pas pu avoir cette réponse.
Enfin, nous nous sommes concentrés sur notre production finale. Nous avions tout d’abord eu l’idée de présenter notre T.P.E. sous forme d’un document écrit et d’un diaporama pour la présentation orale, puis nous avons décidé de créer un site internet (disponible à l’adresse suivante : https://laflottabilite.wixsite.com/tpe2017). Nous cherchions à réaliser notre T.P.E. sous une forme originale et c’est pourquoi nous avons créé ce site internet. Ce dernier nous a permis de réaliser notre premier site internet et nous sommes contents du résultat qui permet de rendre dynamique notre étude.
La principale difficulté a été de trouver la problématique, car après cela nous avions un plan et nous savions ce que nous avions à réaliser. Les deux professeurs encadrants ainsi que les documentalistes du Lycée Simone Weil nous ont été d’une grande aide dans l’élaboration de notre projet.
La flottabilité est un thème très intéressant, car il nous a permis de réaliser beaucoup d’expériences et de calculs. Les Travaux Personnels Encadrés m’ont permis de découvrir les principaux facteurs agissant sur la flottabilité et de répondre à certaines de mes interrogations sur la flottabilité des bateaux. Travailler avec deux de mes camarades m’a permis d’apprendre à travailler en groupe, cela a été plus facile étant donné que je les connaissais bien. La création d’un site a été une expérience nouvelle et m’a permis d’acquérir de nouvelles connaissances en informatique. Pour conclure, ce projet a été une expérience très enrichissante et m’a permis d’accroître mes connaissances.