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A10Cours03Plan

Table des matières

Notes préliminaires

Le cours de dynamique est le dernier d'une série de quatre cours qui vous permettent de comprendre les principes de base de la physique nécessaires à la pratique des techniques du génie mécanique. Les cours de statique et de résistance des matériaux vous ont permis d'apprendre à déterminer les contraintes dans les corps soumis à des forces externes. En cinématique, vous avez étudié la description de différents types de mouvement utiles en génie mécanique. Dans le cours de dynamique, nous allons compléter cette séquence en étudiant les forces en présence dans les systèmes en mouvement. Les notions des trois cours précédents seront souvent réutilisées. L'étude de la dynamique vous apprendra à déterminer les forces qui agissent sur les pièces mobiles de diverses machines, cette connaissance étant nécessaire pour prédire leur mouvement (cinématique). L'intérêt de connaître les forces est aussi de pouvoir déterminer la grosseur et la forme des pièces à utiliser (résistance des matériaux, conception de machines, hydraulique et pneumatique, etc.).

Les bases mathématiques nécessaires à ce cours sont l'algèbre élémentaire, la géométrie dans le plan et dans l'espace, de même que la trigonométrie. On pourra occasionnellement faire appel à certaines notions des cours de calcul différentiel et intégral.

Texte ministériel

Le Ministère de l’éducation prescrit certaines assises à l’élaboration du programme et des cours du programme de Sciences de la nature. Le tableau suivant présente les bases associées au cours Mécanique. Il est à noter que les quelques éléments du contenu précédés d’un tiret sont des ajouts ou précisions locales propres au Cégep de Sherbrooke.

Énoncé de la compétence :

012J Analyser les forces internes et externes exercées sur un objet mécanique

Approche pédagogique

La matière sera présentée sous forme d'ateliers interactifs et parfois par des exposés magistraux selon les besoins. Les ateliers interactifs seront généralement amorcés par le biais de situations-problèmes. Durant les situations-problèmes, vous serez amenés à intégrer un certain nombre de concepts pour arriver à une solution. Ces situations-problèmes seront dans la mesure du possible inspirées de phénomènes que vous pouvez observer dans la vie de tous les jours ou que vous pourrez reproduire et étudier en laboratoire avec des moyens modestes. Elles feront éventuellement appel à un éventail de compétences expérimentales (mesures sur le terrain), théoriques, méthodologiques (p.ex. recherche d'information valable sur le www). Par cette démarche d'intégration de concepts vous serez graduellement conduits à développer une certaine acuité à remarquer et analyser des phénomènes souvent très familiers auxquels vous n'aurez peut-être jamais porté d'attention particulière auparavant. Je souhaite que vous puissiez développer votre sens de l'observation, développer votre capacité à transférer vos apprentissages, développer votre créativité tout en intégrant une approche d'analyse rigoureuse propre à la méthode scientifique. Au cours des exposés magistraux, qui seront l'occasion de faire des exemples de résolution de problèmes, il vous sera recommandé de prendre des notes. Le manuel de référence permettra de donner une version différente et souvent complémentaire de celle proposée en classe afin de favoriser une meilleure intégration des concepts pour tous (la lecture du manuel sera nécessaire).

(http://cegepsherbrooke.qc.ca/~aubema/index.php?n=Publication.PrefaceMecanique)

Pour chaque thème abordé en classe, vous connaîtrez les sections pertinentes du manuel. Des exercices sont directement disponibles dans le manuel et des exercices supplémentaires sont proposés sur la page web du cours. Ces exercices visent l'intégration des concepts théoriques un à un. Des périodes d'exercices se tiendront durant les heures de cours. Par son étude, l'étudiant doit s'assurer de dégager et intégrer ces concepts pour pouvoir les identifier par lui-même dans des situations différentes. Les problèmes d'examen seront tirés de situations de la vie de tous les jours dans la mesure du possible.

Des petites démonstrations expérimentales seront régulièrement insérées durant les heures de classe afin de favoriser la compréhension et afin d'augmenter l'intérêt face à aux concepts étudiés.

Un certain nombre de documents relatifs au cours seront disponibles via le World Wide Web sur un wiki dédié à mes cours et accessible à partir du site du département (via ma page personnelle).

http://www.cegepsherbrooke.qc.ca/~aubema

Les documents pourront donc être consultés en ligne (dans le respect de l'environnement) ou imprimés à l'aide d'un navigateur WEB. Le wiki sera un lieu d'échange, de travail collaboratif, de gestion du temps, de diffusion et un espace favorisant l'évaluation formative et certificatives des compétences visées par le cours. Cet outil occupera une place fondamentale dans le déroulement du cours. À ce titre vous serez tenus de le consulter au moins une fois par semaine.

Laboratoires projets:

Les équipes de laboratoire seront constituées de quatre étudiants. Les heures de laboratoire seront consacrées à la résolution de situations-problèmes qui seront abordés selon une pédagogie par projet.

Liste des projets qui seront proposés:

1. Mesure de la masse d'une automobile (2 semaines)
2. Une course « dynamique » (5 semaines)

Pour ces projets vous devrez déterminer par vous-même la démarche expérimentale optimale à utiliser de façon à répondre le mieux possible à la situation-problème. Cela implique la mise au point du protocole expérimental, la fabrication du montage expérimental et le choix de la méthodologie de réduction et d'analyse des résultats. Vous pourrez utiliser les matériaux disponibles au laboratoire de physique mais si vous jugez nécessaire de compléter avec d'autres matériaux vous pourrez vous les procurer vous-mêmes. La récupération de matériaux usagés devrait être valorisée.

Comme il s'agit de projets originaux, vous devez vous attendre à commettre quelques erreurs qui vous forceront à revoir et améliorer votre démarche en cours de route. À la fin du projet, vous devrez présenter un rapport technique incluant une introduction, un bref cadre théorique, le cadre expérimental, une analyse et discussion de vos résultats sans oublier la conclusion et la médiagraphie. Ce rapport devra être conforme au guide de rédaction de Boisclair et Pagé. Il sera obligatoirement édité à même le wiki du cours.

Évaluation:

L'évaluation portera sur l'atteinte des compétences identifiées par le devis ministériel.

Évaluation formative

Chaque situation-problème sera l’occasion pour l’enseignant d’effectuer des observations et de transmettre, de façon orale ou par écrit via le wiki ou par mio, des commentaires à l’étudiant. Ces observations et commentaires porteront autant sur l’utilisation adéquate et la compréhension des concepts et connaissances que sur les méthodes de travail, les stratégies employées, les attitudes et les comportements. Cette rétroaction continuelle de la part de l’enseignant permettra aux étudiants d’ajuster leurs attitudes, leurs stratégies et leur compréhension en cours de route. Vous êtes tenus de consulter votre mio et votre espace d'équipe sur le wiki au moins une fois par semaine. Vous devrez maintenir un journal de bord à même le wiki ou vous consignerez vos remarques et notes en lien avec vos apprentissages. Vous pourrez aussi à utiliser une liste de tâches sur le wiki pour faciliter la gestion de votre travail d'équipe.

Évaluation certificative:

L'évaluation sommative se fera sur la base de quatre habiletés fondamentales au cours. Chaque activité d'évaluation impliquera l'évaluation d'une ou plusieurs des quatre habiletés selon une pondération propre à chaque activité. Voici la liste des habiletés ainsi que les attentes du professeur face à leur maitrise par l'étudiant. Le système de notation de l'habileté est aussi indiqué dans un second tableau.

Tableau des habiletés et attentes face à l'étudiant

Système de notation

Pondération des activités d'évaluation:

• En cas de difficulté de travail au sein de l'équipe de laboratoire, vous aurez à compléter une fiche de coévaluation. Chacun des membre de l'équipe aura à établir le niveau de travail (sur une échelle de 0 à 10) que ses coéquipiers et lui même ont respectivement investis dans le laboratoire. Ces fiches devront être remises par écrit au professeur simultanément à la remise du rapport. L'évaluation des rapports s'appui sur la grille d'évaluation ci-dessus sur la base des quatre habiletés. Le résultat final pourra être modulé légèrement en fonction de l'originalité/créativité, et de l'esprit d'initiative manifestés tout au long du projet.
• Le premier examen écrit d'une durée de 1 heure se tiendra entre la 5^e et la 7^e semaine de cours. Le deuxième examen écrit d'une durée de 2 heures sera récapitulatif et se tiendra à la 13^e semaine. Ces examens feront appel à votre compréhension des phénomènes physiques concernés. Ils seront composés de problèmes originaux (différents de ceux fait en exercices) et appliqués à la vie de tous les jours. Généralement, ils seront relativement faciles d'un point de vue mathématique. Toutefois, ceux et celles qui n'auront pas fait suffisamment d'exercices et d'étude auront sans doute de la difficulté à identifier le phénomène physique impliqué dans le problème. Vous aurez droit à une feuille recto manuscrite aide mémoire. La correction portera principalement sur la démarche plutôt que la réponse.
• L' examen oral, est composé de questions de compréhension. Vous disposerez de toute la session pour faire le tour de ces questions. Vous aurez alors à vous présenter individuellement pour répondre à deux questions sur quatre sélectionnées au hasard. Aucune documentation ne sera permise lors de l'évaluation. La durée maximale de l'examen oral est de 8 minutes.
• La rédaction des rapports doit obligatoirement être faite en ligne sur le Wiki du cours (http://www.cegepsherbrooke.qc.ca/~aubema). Les étudiants devront voir à ce que la présentation soit soignée et bien synthétisée car les rapports pourront être accessibles aux internautes du monde entier. Des images pourront être insérées au rapport pour servir la clarté du travail.
• À chaque chapitre vous disposerez d'une série d'exercices. Vers la 15^e semaine, je vous soumettrai un test éclair sans préavis au cours duquel vous aurez à répondre à une des questions faite en exercice (aucune note permise). La durée du test éclair sera déterminée de façon à ce que ceux qui auront fait les exercices soient favorisés.
• Le projet 2 -Une course « dynamique » consistera en la fabrication d'un système mécanique initialement au repos capable de traverser une distance de 5 mètres le plus rapidement possible. La masse à déplacer doit être supérieure ou égale à 100 g. La seule source d'énergie initiale permise sera l'énergie potentielle gravitationnelle de 2,45 Joules. La propulsion du mobile doit faire intervenir au mois deux processus de conversion de l'énergie. En d'autre terme il n'est pas permis de simplement faire dévaler le mobile sur un plan incliné (énergie potentielle gravitationnelle vers énergie cinétique). Vous aurez à mesurer les performances du système (déterminer la force de frottement et le rendement). À la fin de la session les équipes devront soumettre leur système au test ultime devant l'ensemble du groupe (20% de la note sera attribuée à cette performance) et présenter un rapport décrivant le fonctionnement de leur système, son rendement, et les principes physiques exploités à l'aide de plans, équations, tableaux, et graphiques. Vous avez droit à 3 essais et le pointage sera attribué de la façon suivante 0.4/t_essai1+0.35/t_essai2+0.25/t'_essai3

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• À deux reprises, le professeur évaluera votre participation au journal de bord. Vous êtes donc invités à consigner vos réflexions, notes, commentaires ou discussions sur cette plate-forme.

Rétroaction sur le cours:

Une rétroaction sur le déroulement du cours peut se faire à tout moment au cours de la session, si les étudiants ou le professeur en sentent le besoin. Vos suggestions et commentaires sont importants pour l’enseignant et pour l’évolution du cours. Ils devraient être faits sur le wiki dans la section réservée à la rétroaction.

http://cegepsherbrooke.qc.ca/~aubema/index.php?n=APPWiki.A10Cours03Retro?action=edit

Le mot de passe pour pouvoir éditer cette page sera inscrit dans votre espace de travail d'équipe sur le wiki.

Politiques départementales:

• La présence aux laboratoires et aux examens est obligatoire. Toute absence non motivée entraîne automatiquement la note zéro. Une absence devra être justifiée par une raison sérieuse dans les plus brefs délais, avec preuve à l’appui.
• En cas de retard dans la remise d’un travail, une pénalité de 10% par jour de retard sera appliquée, à moins d’entente contraire préalable.
• Lorsque l’enseignant remet une appréciation ou une évaluation à un étudiant, cet étudiant peut demander des clarifications ou précisions sur l’évaluation. Si toutefois l’étudiant juge que l’évaluation n’est pas conforme à son niveau d’atteinte de la compétence, il doit immédiatement demander une rencontre avec son enseignant afin de réexaminer plus en profondeur le processus d’évaluation. Si après cette rencontre, l’étudiant se sent toujours lésé, il dispose d’un délai maximal de cinq jours de classe pour faire une revendication écrite auprès de la coordination départementale.

Médiagraphie:

Volume de base:

• Le contenu du cours ainsi que les exercices sont accessible sur un volume de mécanique en ligne rédigé par le professeur. http://cegepsherbrooke.qc.ca/~aubema/index.php/Publication/PrefaceMecanique

Volumes de référence:

• BENSON, Harris, Physique 1 : Mécanique, 3e édition, ERPI, 2004
• GIANCOLI, Douglas C., Physique générale, volume 1, 1993 [QC21.2.G53614 1993 v.1 1]
• HALLIDAY, David, RESNICK, Robert et Jearl WALKER , Physique 1 : Mécanique, Chenelière/McGraw-Hill, 2004

Calendrier des activités