La science à l’honneur au lycée franco-costaricien : Les Olympiades de Physique

France

Table des matières 1. Introduction ............................................................................................................................................................. 2

2. Présentation du concours : .............................................................................................................................. 2

3. Démarche suivie .................................................................................................................................................... 3

4. Descriptif des projets récompensés ............................................................................................................ 3

4.1 XXème édition : « Supraconductivité, comme sur des rails » .................................................... 3

4.1.1 Préambule .............................................................................................................................................. 3

4.1.2 Résumé du projet ............................................................................................................................... 4

4.1.3 Finale à Paris ......................................................................................................................................... 4

4.2 XXIème édition : « La Cuisine Moléculaire » ...................................................................................... 5

4.2.1 Préambule .............................................................................................................................................. 5

4.2.2 Résumé du projet ............................................................................................................................... 6

4.2.3 Finale à Paris ......................................................................................................................................... 6

5. Conclusion ................................................................................................................................................................ 9

1. Introduction

« Mercredi 26 mars, Monsieur Chauvin, Ambassadeur de France, et Jérôme Péméja, Proviseur du Lycée Franco-Costaricien, ont remis les prix des Olympiades de Physique à deux équipes d’élèves du Lycée Franco-Costaricien. Monsieur l’Ambassadeur a tenu à remercier les élèves, leur famille, le Proviseur-adjoint, Yves Mosser, et le professeur de Sciences Physiques encadrant, Florent Quiquerez, pour la qualité de leur travail. Il a été rappelé que ces Olympiades sont d’un niveau relevé, et que les qualifications sont difficiles. Les élèves avaient défendu leur projet en début d’année scolaire, en France, à Paris. » Revenons sur deux participations consécutives d’équipes d’élèves du Lycée Franco-Costaricien à ce prestigieux concours.

2. Présentation du concours : Les Olympiades de Physique France : un concours scientifique expérimental à

dominante physique qui s'adresse à des équipes de deux à six lycéens encadrés par un ou deux professeur(s). Émanation des deux associations fondatrices des Olympiades, la Société Française de physique (http://www.sfpnet.fr/) et l’Union des Professeurs de Physique-Chimie (http://udppc.asso.fr/), le concours est placé sous le Haut patronage de Monsieur le ministre de l’éducation nationale et de Monsieur le ministre de l’Enseignement supérieur et de la recherche.

Le projet peut prendre place dans le cadre d'un atelier scientifique, dans la suite des TPE ou dans le prolongement d'une activité de club scientifique. Il s'étale sur deux années. Tous les groupes inscrits sont dans un premier temps évalués par un jury inter académique au mois de décembre. Les groupes sélectionnés (une vingtaine en général) sont ensuite invités à défendre leur projet au concours national qui a lieu à Paris au palais de la découverte. La finale est suivie d'une exposition publique des projets des élèves qui précède la remise des prix (espèces, visites de laboratoires, cadeaux scientifiques, livres et revues) offerts par des partenaires prestigieux. Il y a quatre niveaux de prix récompensant les participants mais pas de réel classement.

3. Démarche suivie

Cette deuxième participation aux olympiades s’inscrit dans les grandes orientations de l’agence en ce qui concerne l’éducation aux sciences:

- favoriser la démarche d’investigation et d’expérimentation, - affermir l’aptitude à l’esprit critique et à la relativité scientifique, - accroître la capacité à mettre en œuvre la résolution de problèmes, - développer inventivité, innovation, et action sur l’environnement.

Monsieur Jauzein (IA-IPR de SVT) dans la lettre de rentrée adressée aux enseignants

de disciplines scientifiques définit les modalités de mise en œuvre des orientations proposées par l’agence: « Vers l'excellence de l'enseignement des sciences, l’innovation et la promotion de la culture scientifique dans le réseau » et en particulier « La promotion de la culture scientifique au travers des concours ». En outre, la promotion du concours assurée par Monsieur Stéphan LAMPERT, professeur référant, ont été déterminantes pour conforter notre démarche et encourager une nouvelle participation à la XXIème édition. A l’échelle de notre établissement, l’axe 4 du projet d’établissement propose de « Promouvoir la culture sous toutes ses formes » et en particulier « instaurer une culture scientifique au sein de l’établissement ». C’est dans ce cadre que s’inscrit notre action. Objectifs pédagogiques:

Sensibiliser les lycéens aux activités scientifiques en les rendant eux-mêmes acteurs. Éveiller chez eux des vocations de physiciens et plus généralement de scientifiques,

motivés par le travail expérimental et l'activité technologique. Leur apprendre à communiquer avec les autres.

4. Descriptif des projets récompensés

4.1 XXème édition : « Supraconductivité, comme sur des rails »

4.1.1 Préambule

Le projet présenté à l’occasion de notre participation à la XXème édition (2012-2013), élaboré par les élèves Rolando Cruz, Daniel Carazo et Jude Jbara et intitulé « Supraconductivité, comme sur des rails » est issu d’expériences de lévitation magnétique initiées en TPE :

http://www.youtube.com/watch?v=7hjAyzy4Lm0

Après une première présentation du projet par visioconférence avec le jury académique de Créteil le 12 décembre 2012, le groupe est sélectionné pour la finale au palais de la découverte à Paris les 8 et 9 Février 2013.

4.1.2 Résumé du projet

« L’état de supraconductivité est atteint lorsqu’un matériau à des températures très basses présente une résistance électrique quasi-nulle. Cet état implique que le matériau repousse les champs magnétiques extérieurs. Un supraconducteur peut être figé dans un champ magnétique car il est capable de tordre les lignes de champ autour de lui, ce qui est l'effet Meissner, mais aussi car certaines lignes convergent et traversent le supraconducteur en des points spécifiques. On dit alors qu'il est figé dans l'espace, car les lignes de champ dans son intérieur sont arrangées, et changer cet arrangement demanderait beaucoup plus d’énergie que de rester sur place. Dans un flux magnétique continu, comme celui créé par un circuit d'aimants, le supraconducteur ne change pas la configuration des lignes de champ dans son intérieur en aucun point du circuit, puisque le champ magnétique est le même tout le long des rails ; le supraconducteur peut donc se déplacer librement sur tout le long du circuit. Ce déplacement est intéressant car il a l'avantage d'être un mouvement libre de friction. La zéro résistance électrique des supraconducteurs est utilisée aujourd’hui pour détecter des faibles champs magnétiques ou pour au contraire, fabriquer des électroaimants très puissants. Enfin, il faut noter que l’effet Meissner présente seulement des applications pour le futur, aucune application n’étant avérée actuellement. »

Le mémoire du projet est téléchargeable à l’adresse suivante: http://www.odpf.org/anterieures/xx/groupeF/memoire.pdf

4.1.3 Finale à Paris

Nos élèves, parmi 23 groupes sélectionnés sur 54 inscrits lors des concours inter académiques de décembre 2012 se sont retrouvé pour le concours national les 8 et 9 février à Paris au Palais de la découverte. Le 9 février, ils ont présenté leurs travaux, expériences à l’appui, à un jury composé de chercheurs, enseignants, journalistes scientifiques, inspecteurs de l’éducation nationale, industriels. A la fin de cette journée, ils furent récompensés par l’obtention d’un deuxième prix. On peut saluer le fait qu’ils furent lors de la XXème édition la seule équipe du réseau à se qualifier pour la finale.

Une exposition publique des travaux des groupes s’est tenue le samedi 9 février au Palais de la découverte de 10 h 30 à 17 h 30.

La XX° édition du concours est parrainée par Denis GRATIAS, médaille d’argent du CNRS.

Outre la participation au concours, nous avons proposé d’étendre notre séjour de quelques jours pour visiter un maximum de lieux et d’expositions à caractère scientifique. Le lycée nous a soutenus dans notre démarche, ainsi les élèves qui avaient visité Paris l’année précédente lors du voyage en France organisé chaque année par le lycée franco-costaricien ont eu l’occasion de renouveler l’expérience parisienne, cette fois en accentuant leurs visites sur l’intérêt scientifique des endroits contemplés. Le lycée nous a soutenu dans notre démarche, ainsi nous avons eu la chance de nous rendre aux laboratoires de physique de l’ENS rue d’Ulm (prix des olympiades), au Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM), à la fondation EdF, au palais de la découverte, mais aussi au Centre Pompidou, ou même dans les catacombes. Cette composante culturelle est une aubaine pour nos étudiants des établissements du réseau et ajoute une grande valeur au projet.

http://www.youtube.com/watch?v=D6Al1UCZsdY

4.2 XXIème édition : « La Cuisine Moléculaire »

4.2.1 Préambule

Le projet présenté à l’occasion de notre participation à la XXIème édition (2013-2014), élaboré par les élèves Maria-Fernanda Santana et Camila Glock, intitulé « La Cuisine Moléculaire » est issu du projet de TPE présenté par les élèves citées précédemment. La présentation de ce sujet est possible dans le cadre des Olympiades de Physique dans la mesure où les candidats se sont aussi intéressés à la caractérisation de ces systèmes. Les élèves se qualifièrent pour la finale parmi Cette année L'Agence pour l'enseignement français à l'étranger a fait connaître les Olympiades aux lycées français de l'étranger : sept groupes issus de l'étranger étaient inscrits pour la XXIème édition des Olympiades.

4.2.2 Résumé du projet

« Apres avoir passé notre TPE où nous avons présenté la « cuisine moléculaire », nous nous sommes posé la question de la physique qui régit ces systèmes complexes, et l’influence des différents paramètres physiques et chimiques sur leur réalisation. Alors, nous avons choisi deux procédés à étudier : la sphérification et l’émulsion.

En ce qui concerne la sphérification, nous avons fixé chaque fois différents paramètres pour étudier l’influence d’un seul sur l’épaisseur de la couche de gel formée. Tout d’abord, nous avons étudié l’influence du temps. Nous avons remarqué que la couche devient de plus en plus épaisse au cours du temps. Ensuite on a observé l’influence de pH sur la formation de la sphère. Celui-ci semble avoir une influence importante puisqu’il est déterminant pour l’élaboration de la sphère. En plus, on a remarqué que la couche devient plus épaisse lorsque la solution est plus acide.

Par la suite, on a fait varier les quantités d’alginate de sodium afin d’observer son influence sur la formation des sphères. On a observé que l’influence de cet additif gélifiant est également critique sur la formation des sphères puisqu’il n’y a pas une formation des avec faibles ou grosses quantiques d’alginate. Ensuite, nous nous sommes demandé si la viscosité de l’alginate était aussi un paramètre important dans ce procédé. Alors, nous l’avons étudié et nous avons remarqué que plus la concentration d’alginate est importante plus la solution est visqueuse et qu’une solution très visqueuse ne nous permet pas d’avoir une formation de sphère.

Ensuite, nous avons étudié l’influence de la quantité de lactate. Nous avons constaté qu’on réussit à avoir une formation de sphère et une couche épaisse lorsqu’on respecte certaines proportions entre le lactate et l’alginate. Il y a donc une nécessité d’équilibre entre ces deux additifs. On peut conclure que chaque paramètre est un facteur très influent, voire déterminant sur l’élaboration des sphères.

D’autre part, en ce qui concerne l’émulsion, nous avons étudié les paramètres qui pouvaient avoir une influence sur l’élaboration de ces systèmes complexes. Nous avons fait une expérience pour observer l’influence de la lécithine (émulsifiant) sur l’émulsion l’huile dans l’eau. Nous avons remarqué que l’émulsifiant, dans ce cas la lécithine, assure la durée vie de l’émulsion, et mesuré dans quelles proportions. Finalement, nous avons fait une expérience consistant à faire monter des blancs d’oeuf en neige sans aucun additif. Nous avons fait une dernière expérience afin d’observer l’influence de plusieurs paramètres sur la vitesse de montée du blanc d’oeuf. On a fait varier la température et des quantités d’additifs. D’après nos résultats expérimentaux, ces derniers ont tendance à entraver le phénomène. Des températures basses au contraire le favorisent. »

La cuisine moléculaire utilise des espèces aux propriétés particulières et des procédés (sphérification, émulsion, mousses) qui permettent une transformation de la cuisine traditionnelle par des procédés physicochimiques. C’est grâce à la compréhension et au contrôle des différents paramètres physicochimique. » Le mémoire du projet est téléchargeable à l’adresse suivante: http://odpf.org/xxi/groupeG/memoire.pdf

4.2.3 Finale à Paris

Nos élèves, parmi 25 groupes sélectionnés sur 66 inscrits se sont retrouvées pour le concours national les 7 et 8 février à Paris au Palais de la découverte. Le 7 février, elles ont présenté leurs travaux au jury. Le 8 février, les équipes prennent part à l’exposition publique de leur projet. A la fin de cette journée, elles furent récompensées par l’obtention d’un troisième prix.

Nous sommes heureux d’avoir pu rencontrer deux autres équipes issues

d’établissement de l’étranger : l’équipe du Collège Stanislas (MECL) de Québec encadrées par les professeurs Laurent Peleton et Antoine Le Gouefflec, et l’équipe du lycée Rochambeau (MECL) encadrée par Victor Policarpo.

Soutenus par notre proviseur, nous avons reconduit l’expérience de l’année

précédente et sommes arrivés quelques jours avant la finale. Montmartre, les Cités des Sciences et de la Musique, le CNAM, l’institut Pasteur, L’unité de recherche MSC (Matière & Systèmes Complexes) du CNRS (prix des Olympiades) furent au programme des visites. Nous sommes également allés au théâtre pour assister à une représentation de « La trahison d’Einstein », une mise en scène du conflit moral d'un homme de génie, inventeur malgré lui de la machine à détruire le monde.

Témoignage des élèves:

« Le premier jour de notre TPE nous avons choisi notre thème sur la cuisine moléculaire. Notre professeur de Physique est venu voir la classe pour nous encourager à bien travailler pour ensuite participer aux olympiades de physique. Après avoir préparé et présenté le TPE, nous sommes retournées voir notre professeur pour approfondir notre sujet. Cela a été un défi avec le Bachillerato et les épreuves anticipées du Baccalauréat à la fin de l’année mais nous avons quand même réussi à tout préparer pour le premier entretien avec le jury le 11 décembre par visio-conférence et finalement, dans l’après-midi de cette même journée, nous avons reçu un mail qui nous annonçait notre sélection pour la finale des olympiades.

Une fois cette étape finie, nous avons retravaillé notre projet pendant les vacances afin de réussir le deuxième entretien avec le jury au Palais de la Découverte à Paris. Pendant notre séjour à Paris, nous avons visité la Cité de la Musique, le musée de l’Institut Pasteur, le conservatoire national des Arts et Métiers, les magasins et nous avons eu une visite organisée par le comité des olympiades au Centre Nationale de Recherche Scientifique à Paris VII, c’était très intéressant. De plus nous sommes allées voir une pièce de théâtre : la Trahison d’Einstein. Toutes nos activités nous ont beaucoup plu.

Pendant ce voyage en France, nous avons eu l’opportunité de nous immerger plus profondément dans la culture française et dans la vie parisienne.

Toute la semaine précédant la présentation, nous nous somme entraînées pour notre exposé. Le lendemain une vingtaine de jurys étaient présents et nous avons fait de notre mieux pour défendre notre projet. Le jour suivant nos avons dû exposer au public notre sujet pendant toute la journée et le soir nous avons eu les résultats (3ème prix). »

5. Conclusion

Les Olympiades de Physique France sont un concours scientifique de niveau élevé qui nécessite un investissement considérable de la part des élèves et de l’équipe encadrante. Les bénéfices du point de vue pédagogique sont considérables, et pour nos élèves du réseau des établissements de l’étranger, l’essai est transformé par la dimension culturelle qui vient s’y ajouter.

Nous tenons à remercier le Comité des Olympiades, l’Agence pour l’enseignement français à l’étranger, l’Unions des Professeurs de Physique et de Chimie, Monsieur Chauvin, Ambassadeur de France au Costa Rica, le lycée franco-costaricien et ses Proviseur Monsieur Jérôme Péméja et Proviseur-adjoint Monsieur Yves Mosser, les élèves et leurs familles, ainsi que tous les collègues et personnes qui nous ont aidés dans ces deux participations successives. Auteur : Florent Quiquerez IMPORTANT : Pour toute information quant à une participation au concours, vous pouvez contacter Stéphan Lampert, professeur de Sciences Physiques au lycée Massignon à Abu Dhabi. Il est le correspondant de l’AEFE pour les établissements français de l’étranger : son contact est postmaster@slampert.com Sources : http://sfp-paris.fr/news/2013/01/25/olympiades-de-physique-france-xx-concours-national-les-8-et-9-fevrier-2013/ http://www.odpf.org http://idf.udppc.asso.fr/ http://site.physiquechimie-aefe.net/wp/?p=122 http://site.physiquechimie-aefe.net/wp/ http://www.franco.ed.cr/news-view/remise-des-prix-des-olympiades-de-physique/