Exemple d'ilot Projet

Organisation pédagogique du laboratoire en ilot

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

Sém

inai

re in

tera

cadé

miq

ue S

II en

CPG

E

Sommaire

- Réflexions sur l’encadrement des étudiants en TP en ilot- Evolutions du laboratoire de SI pour passer en ilot

- Exemple d’ilot Modélisateur / Expérimentateur / Chef d’équipe

utilisant des systèmes actuels (modélisation cinématique)- Exemple d’ilot réseau Modélisateur / Expérimentateur / Chef

d’équipe (systèmes asservis)- Exemple d’ilot Projet (dynamique)- Exemple en PT

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

Sém

inai

re in

tera

cadé

miq

ue S

II en

CPG

ERéflexions sur l’encadrement des étudiants

en TP en ilot

• équipes de 3 à 7 étudiants au lieu de binômes ou trinômes;

• Développer l’autonomie et la prise d’initiative;

• Initier à l’ingénierie simultanée et au travail collaboratif

Deux propositions d’ilots :• ilot modélisateur / expérimentateur / chef d’équipe

• ilot projet.

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

Sém

inai

re in

tera

cadé

miq

ue S

II en

CPG

E

Ilot Modélisateur / Expérimentateur / Chef d’équipe• équipes de 3 à 5 étudiants;

• travail collaboratif

• chaque étudiant a un rôle bien défini et complémentaire à celui des

autres membres (différence groupe / équipe)

Ilot Modélisateur / Expérimentateur / Chef d’équipe

Problème technique

Modélisateur(s) Expérimentateur (s)

Chef d’équipe

Réflexions sur l’encadrement des étudiants

en TP en ilot

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

Sém

inai

re in

tera

cadé

miq

ue S

II en

CPG

E

• en fin de séquence, démarches de projet, de résolution de problème

technique et d’investigation

• Les investigations se mènent en parallèle et peuvent être de la

modélisation ou de l’expérimentation. Entre 4 et 7 élèves

Ilot « Projet »

Problème technique

Investigation 1 Investigation 2 Investigation 3

Chef de projet

Réflexions sur l’encadrement des étudiants en

TP en ilotIlot Projet

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

Sém

inai

re in

tera

cadé

miq

ue S

II en

CPG

ERéflexions sur l’encadrement des étudiants

en TP en ilot• Avantages:

• moins de groupes à encadrer, donc plus de temps passé avec

chaque groupe;

• optimisation des supports des laboratoires;

• meilleure implication des élèves;

• sensibilisation à l’ingénierie simultanée.

• Inconvénients:• l’occasion d’une évolution spatiale et matérielle du laboratoire

• nécessite la création / adaptation de ressources pour aider à

l’autonomie des étudiants (quel que soit le niveau)

• prévoir des rotations au niveau de la répartition des tâches et des

équipes

• gestion des absences

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

Sém

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II en

CPG

EExemple de laboratoire en ilot

adaptation spatiale du laboratoire :• postes de travail permettant d’accueillir une équipe de 3 à 7

personnes;

• créer une zone de présentation pour les restitutions;

• prévoir une ou deux zones d’échanges avec des petits tableaux,

permettant la communication entre les membres d’équipes;

• un réseau local pour permettre d’accéder depuis plusieurs postes à

un même système;

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

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II en

CPG

EExemple de laboratoire en ilot

ATS

- PTS

I/PT

– P

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PSI –

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II en

CPG

EExemple de laboratoire en ilotadaptation matérielle du laboratoire :• avoir des TP exemples qui servent de ressource aux élèves

(« griller » un support) (chariot filoguidé, Diravi, Suspension,

Doshydro, trieuse pellicule photo);

• avoir des TP virtuels utilisant par exemple les données des

constructeurs (Jockey, Comax, Axe schneider,…);

• avoir des petits systèmes instrumentés facilement transportables

(trieuse de pièces, machine à glaçon, volant à retour de force,

cheville NAO, hemomixer…);

• avoir des petits systèmes en plusieurs exemplaires (Rovio, panneau

solaire,…);

ATS

- PTS

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– P

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PSI –

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II en

CPG

EExemple de laboratoire en ilotComment ? • instrumenter d’autres supports soi-même,

• utiliser les TIPE, les secondes, les olympiades, les STI2D comme

source de motivation ou aide pour instrumenter ces nouveaux

systèmes;

• mutualiser avec des sections existantes des systèmes facilement

transportables;

• mettre en réseau les systèmes déjà existants grâce à des solutions

réseaux.

• acheter de nouveaux systèmes / nouveaux postes informatiques

Financement ? • Prélèvement sur fond de réserve du lycée;

• Faire une demande à la région;

• Demander à créer de nouvelles filières (SSI, ..);

• Faire des projets (budget projet établissement);

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

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re in

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cadé

miq

ue S

II en

CPG

EExemple d’ilot Modélisateur /

Expérimentateur / Chef d’équipe• équipes de 3 à 5 étudiants;


• chaque étudiant a un rôle bien défini et complémentaire à celui des

autres membres (différence groupe / équipe)

Ilot Modélisateur / Expérimentateur / Chef d’équipe

Problème technique

Modélisateur(s) Expérimentateur (s)

Chef d’équipe

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

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II en

CPG

EExemple d’ilot avec du matériel présent dans le

laboratoire

Série sur la modélisation cinématique :

ATS

- PTS

I/PT

– P

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PSI –

TSI

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II en

CPG


laboratoire• Un diaporama à compléter pour le chef d’équipe

• Un guide d’étude pour les expérimentateurs

• Un guide d’étude pour les modélisateurs

ATS

- PTS

I/PT

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PSI –

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II en

CPG

EExemple d’ilot en réseau

ATS

- PTS

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– P

CSI/

PSI –

TSI

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II en

CPG


laboratoire et nouveau matériel en réseau

Série sur la modélisation SLCI :

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

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II en

CPG

E

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

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II en

CPG

EExemple d’ilot en réseau

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

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tera

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miq

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II en

CPG

E• Un système avec de l’écart

• Un système avec des non

linéarités

• Un système avec de la

quantification

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

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re in

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miq

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II en

CPG

E

Modèle de comportement plutôt que modèle de connaissance

ATS

- PTS

I/PT

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CSI/

PSI –

TSI

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II en

CPG

E

1 énoncé unique et 1 code couleur par question Question traitée par toute l’équipeQuestion traitée par l’expérimentateurQuestion traitée par le modélisateur

TP SLCI = Beaucoup d’interaction modélisateur - expérimentateur

Extrait du TP

ATS

- PTS

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PSI –

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II en

CPG

E

Problème technique : Modéliser le comportement en BO

Modèle de connaissance Modèle de comportement de la BO

Essai en BO, mesure de la constante de temps

Détermination de Jeq, effet de l’ajout de pièces

Modèle du hacheur

Essais pour déterminer Cr

Détermination du modèle du couple résistant, prise en compte des non-linéarités,

Validation du modèle en BO

Modèle du couple résistant Cr

Chef d’équipe

Exemple d’ilot en réseau

Modélisateur(s) Expérimentateur(s)

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

Sém

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II en

CPG

EExemple d’ilot Projet en dynamique• en fin de séquence

• démarches de projet, de résolution de problème technique et

d’investigation


Ilot « Projet »

Problème technique


Chef de projet

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

Sém

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miq

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II en

CPG

E

Ilot « Projet »Exemple d’ilot Projet en dynamique

Phases :• activation : analyse, définition d'un plan de travail et d'objectifs

intermédiaires, répartition des rôles;

• investigation de problème(s) technique(s), caractérisation des écarts

à l’aide de simulation / expérimentation

• restitution

• synthèse

Problème technique


Chef de projet

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

Sém

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miq

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II en

CPG

EExemple d’ilot projet avec du matériel présent

dans le laboratoire et nouveau matériel en réseau

Série sur la dynamique :

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

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II en

CPG

E

Déroulement - ActivationExemple d’ilot Projet en dynamique

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

Sém

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II en

CPG

E

Déroulement - ActivationExemple d’ilot Projet en dynamique

0° - 20 tour/min 40° - 60 tour/min

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

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II en

CPG

E

Déroulement Investigation binôme 1 - AlvéolesExemple d’ilot Projet en dynamique

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

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II en

CPG

E

Déroulement Investigation binôme 2 - chuteExemple d’ilot Projet en dynamique

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

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II en

CPG

E

Déroulement Investigation binôme 3 - décollement

Exemple d’ilot Projet en dynamique

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

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II en

CPG

E

Déroulement - Synthèse


ATS

- PTS

I/PT

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PSI –

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II en

CPG

E

Déroulement - Restitution


ATS

- PTS

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II en

CPG

E

Problème technique

Modèle mécanique Modèle mécanique Modèle mécanique

Paramétrage commun

Mesure coeff frot 1 Vidéo

Modèle mécanique Modèle mécanique Modèle mécanique

Mesure accélération Mesure accélérationVidéo

Résolution informatique

Tracé commun

Résolution analytique Résolution analytique

Mesure écart Mesure écartMesure écart

Chef de projet


ATS

- PTS

I/PT

– P

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PSI –

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II en

CPG

ESynthèse pédagogique

• les élèves travaillent de manière collaborative pour résoudre

un problème technique donné en réalisant différentes

investigations;

• différentes équipes peuvent mener le même type d’activité

(expérimentation, simulation, …) mais sous des angles

différents;

• les activités proposées permettent de caractériser les écarts;

• les problèmes techniques globaux abordés permettent de

donner du sens à la séquence;

• les élèves se sentent plus impliqués.

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

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II en

CPG

ESynthèse structurelle

Chaque îlot présenté dispose :

• d’un système réel instrumenté avec sous-ensemble;

• de plusieurs postes informatiques, fonctionnant en réseau,

permettant le pilotage ou l’acquisition de grandeurs physiques

du système;

• d’un espace de communication pour permettre l’échange entre

les différentes équipes et l’enseignant.

ATS

- PTS

I/PT

– P

CSI/

PSI –

TSI

Sém

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II en

CPG

EQuestions?

BrothersLusseauThe

Séminaire interacadémique (Paris, Créteil, Versailles) sur les Sciences Industrielles de l’Ingénieur en CPGE

Exemple de série de TPFilière PT

Equipe PT/PT* Lycée RapsailMichael Trovalet, Vincent Berrou, Quentin Dubost, Chirstophe Heyberger37

Progression sur l’année de PT

38

N° Cycle Intitulé

COMPETENCES PT

A - ANALYSER B - MODELISER C - RESOUDRE D - EXPERIMENTER E - CONCEVOIR F - REALISER G - COMMUNIQUER

A3 - Conduire l'analyse

B2 -Propose

r un modèle

B3 - Valider un

modèle

D1 - Découvri

r le fonctionn

ement d’un

système complexe

D2 - Justifier

et/ou proposer

un protocol

e expérim

ental

D3 - Mettre

en œuvre

un protocol

e expérimental et vérifier

sa validé

E1 - Imaginer

des architectures et

des solutions technolo

giques

E2 - Choisir

une solution techniqu

e

E3 - Dimensionn

er une solution

technique

G1 - Élaborer, rechercher et

traiter des informations

G2 - Mettre en œuvre

une communicati

on

1Analyser et Expérimenter les composants des chaînes d'énergie et d'information

2Modéliser, Résoudre Exprérimenter et Concevoir les composants et pièces mécaniques appartenant à des systèmes pluri-technologiques

3

Analyser, Expérimenter, Modéliser, Résoudre et Concevoir des solutions technologiques sollicitées dynamiquement et appartenant à des systèmes pluri-technologiques

4Analyser, Expérimenter, Modéliser Résoudre et Concevoir les convertisseurs de puissance électrique

5 Analyser, Expérimenter, Modéliser , Résoudre et Concevoir les SLCI

6 Concevoir et Réaliser les assemblages et les pièces mécaniques

M. Trovalet, exemple TP en PT, Séminaire interacadémique sur les SII en CPGE, 11/05/2015

Liaison pivot (Conception)

+ dimensionnement

Théorie des poutres

Théorie de Hertz

Concevoir les composants et pièces mécaniques appartenant

à des systèmes pluri-technologiques

Progression non idéale, il faut une approche système

Progression sur l’année… prochaine

39M. Trovalet, exemple TP en PT, Séminaire interacadémique sur les SII en CPGE, 11/05/2015

Fin Semestre 2

Cycle 1 (début S3)Motorisation élec

Cycle 2 et 3 (milieu/fin S3-> début S4)

Dynamique et dimensionnement +

Cycle Conception/Réalisation

Cycle 4 (fin S3->début S4)

Chaine d’information

Cycle 5 (Fin S4):Performances et

Correction des SlCI

Cycle concerné : progression

40

Cycle 4 : Dimensionnement des composants et pièces mécaniques appartenant à des systèmes pluri-technologiques

Semaine Cours TD Travaux Pratiques Supports de TP

1RdM chapitre 1: Rappels de modélisation des actions mécaniques. Passage local/global

TD/Cours Roulements : Montage roulements TD d’intro, cours, applications

TP découverte RdM : grâce à l'outil numérique

Logiciel Solid Works, module Simulation (calcul EF)

2RdM chapitre 2: Hypothèses de la RDM, déf vecteur contrainte, définition du torseur de cohésion

TD Roulements : Montage des Rlmnts Sinusmatic Cours : Dimensionnement rlmnts

TP découverte Pivot : Réalisation technologique de liaison pivot par éléments roulants. Solutions techniques d'arrêt axial. Autres types de roulement (rouleaux, buttées...)

Logiciel Pyvot

3RdM chapitre 2: Méthode de calcul du torseur de cohésion, les différents types de sollicitations

TD RdM + Conception : Machine de traction

TP dim roulements : Analyse et Dimensionnement de la liaison pivot plateau/bâti de la capsuleuse de bocaux.

Capsuleuse de bocaux Logiciel Solid Works, Méca 3D

4 RdM chapitre 2: Torseurs des petits déplacements, petites déformations.

TD Theorie Hertz + Conception : Chariot à bagages

Cours préambule : Théorie de Hertz.TP Hertz : Vérification du dimensionnement du galet de Sympact.

Barrière Sympact Logiciel Solid Works, Méca 3D, module Simulation (calcul EF)

5RdM chapitre 3: Déformation/contrainte/déformée en traction/compression et torsion

TD Conception (dim roulemnts) : Brosse de patin Télécabine

TP de RdM : Analyse de la conception de capteurs d’effort

Capsuleuse, Cordeuse, Dae, triangle Deltalab, SW

6RdM chapitre 3: Déformation/contrainte/déformée en flexion.

TD RdM : Structure avion de tourisme

7RdM Chapitre 4: Concentration de contraintes, Résolution des problèmes hyperstatiques d'ordre 1 : applications simples

Cours/TD: Pblm hyperstatiques, Structure avion de tourisme (bis)Semaine 8 TD RdM/conception: Concentration de contraintes : pince sensitive

Poutres

Liaison pivot

Théorie de Hertz


Progression non idéale,

mais contrainte par des questions

matérielles

série de TP présentée

Cycle concerné : progression idéale

41

Dimensionnement des composants et pièces mécaniques appartenant à des systèmes pluri-technologiques Semaine Cours TD Travaux Pratiques Supports de

TP

1

Concevoir les pièces mécaniques Théorie des poutres

2

3

4

5Concevoir les composants mécaniques

Théorie de Hertz

Liaison Pivot6

7


Cycle 3.1

Cycle 3.2

42

3 TP sur supports pluri-technologiques « classiques »Capsuleuse de bocaux

Cordeuse de raquettes

DAE

Banc de traction EX150

1 support simple

Moyens disponiblesDes grands classiques !


SW Simulation

Fonction CAPTER basée sur la déformation d’une

‘poutre’

Banc de test maison

43

Moyens disponibles


Le capteur de force/couple, un composant pluri-technologique :- corps d’épreuve mécanique : poutre (Transmettre)- transducteur électrique : jauge de déf. + adaptation

(Acquérir)

corps d’épreuve

transducteur

Cycle 3 Dimensionnement

Cycle 4Chaine d’information

Répartition des activités et rôles

44

Critères et contraintes : - Regroupements des activités par compétences - Complémentarité entre rôles (esprit mini-projet) pour atteindre

l’objectif- Aborder les écarts de la démarche ingénieur, vérif. exigences- Chaque étudiant doit être passé sur le banc d’essai de traction- Aborder les compétences suivantes :Compétence Connaissance

Analyser A3Capteurs (TP)

Matériaux (TP)

Modéliser B2 B3

Proposer/Valider modèles de solide déformable

Résoudre CContraintes

Utilisation d’un solveur ou d’un logiciel multi physique (TP)

Expérimenter D1, D2, D3

Chaîne d’énergie et d’information ; Chaîne d’acquisitionRésultats expérimentaux ; Ordres de grandeurs des résultatsattendus (TP)

Concevoir E2 Méthodes de conception

Concevoir E3 Méthodes de dimensionnementdes solutions techniques

modéliser/Résoudre num.ouexpérimenter numériquement

rôle Modéliser

rôle Expérimenter


Exploitation des supports

45

Capsuleuse de bocaux

DAE

Banc de traction EX150

IlotLaboratoire d’essais

Ilot 1

Ilot 2

Ilot 3

Objectif général : Analyser et justifier la conception des capteurs de force

Objectif secondaire: Fournir aux ilots 1, 2 et 3 les caractéristiques mécaniques des matériaux des capteurs

+

+

+

+


Cordeuse de raquettes

Exigences à vérifier : Résistance élastique, plage de mesure des jauges, suppression des sollicitations

parasites.

Ilot laboratoire d’essai : Banc de traction

46

Objectif 1 (Modéliser/Résoudre) : Régler le banc de mesure (exigence : 1kN/mm)

- Modéliser/Résoudre sur maquette numérique

- Déterminer la position du comparateur

Objectif 2 (Expérimenter) : Déterminer la nature du matériau des éprouvettes

Objectif : Fournir aux ilots 1, 2 et 3 les caractéristiques mécaniques du matériau du capteur

de force/couple

Matériel : Banc de test instrumenté + maquette numérique + + 2 éprouvettes en matériaux (inconnus) provenant des capteurs (connus)

?

- Elaboration d’un protocole expérimental- Traction des éprouvettes sur banc : tracé déformée-effort- Déterminer le module d’Young des éprouvettes et donc

leur nature

Répartition : 2 trinômes, traitant alternativement les objectifs 1 et 2

- Modéliser/Résoudre analytiquement

- Déterminer la position du comparateur écart

Etudiant 1 Etudiant 2-3

ε

σ

E?

Activités proposées

écart modèle réel


Ilot 1 Capsuleuse

47

Rôle Expérimenter

Rôle Modéliser/RésoudreMesures sur Capsuleuse :

- déterminer effort max que subit le corps d’épreuve Déterminer torseur de cohésion,

contrainte en fonction de l’effort -> justifier forme éprouvette -> vérifier dimensionnement

poutre

Proposer un modèle pour le corps d’épreuve

Mesures sur banc de test maison: - Analyser la chaîne d’acquisition - Déterminer l’amplitude de la déformation- Justifier le gain de la chaîne d’acquisition

Déterminer la relation effort déformation

-> vérifier adaptation jauges à la def.Modélisation autres sollicitations -> Justifier le montage de jauges (demi-pont)

avec analyse des écarts Phase de synthèse commune (15 min… si possible)


Ilot Labo essaisIlot

Labo essais

Expériences numériques SW -> Justifier le montage de jauges (demi-pont)

Ilot 2 Cordeuse

48

Rôle Expérimenter

Rôle Modéliser/Résoudre


Mesures sur Cordeuse: - influence de la direction de l’effort- déterminer effort max que subit le corps d’épreuve

Déterminer le torseur de cohésion, la contrainte en fonction de l’effort

-> justifier forme éprouvette -> vérifier dimensionnement

poutre

Proposer un modèle pour le corps d’épreuve

Modélisation comportement jauges

-> relation effort/déformation

avec analyse des écartsPhase de synthèse commune (15 min… si possible)

IlotLabo essais Expériences numériques

SW-> Essais sur différentes formes -> évolution déformation-> Justifier le montage de jauges (demi-pont)

Ilot Labo essais

Détermination des gains de la chaîne d’acquisition

Bilan

49

Les satisfactions• L’esprit mini-projet mobilise les étudiants : sentiment d’utilité• Démarche systématique pour chaque cycle que les élèves s’approprient

aisément • La focalisation par compétences permet d’atteindre plus simplement

les objectifs pédagogiques• Permet d’exploiter des supports mono-technologiques/simples au sein

d’une démarche globale pluri-technologique• Permet de faire du modèle analytique poussé en TP

Les améliorations possibles• Longueur difficile à évaluer.. phase de synthèse souvent très courte• Nommer un chef de projet pour obtenir un compte rendu plus

pertinent


50

Merci pour votre attention


Exemple d'ilot Projet

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