Logiciel très élaboré, Gravilab permet d'aborder l'étude des lois les plus fondamentales de la mécanique céleste d'une manière à la fois attrayante et très approfondie, par la simulation d'expériences diverses concernant le phénomène de gravitation.
Sa première fonction concerne le mouvement balistique d'un objet de faible masse lancé dans le champ de pesanteur d'un astre quelconque. Celui-ci peut être un corps céleste existant réllement (terre, soleil, jupiter ...), ou encore un astre imaginaire dont les paramètres (masse, taille) seront définis au gré de l'expérimentateur.
Par l'expérience simulée, on pourra ainsi retrouver les différents types de trajectoires classiques : cercle, ellipse, hyperbole, parabole. On pourra aussi chercher à reproduire le mouvement de corps célestes connus, tels celui de la lune autour de la terre, celui de la terre ou d'une autre planète autour du soleil, celui des satellites de Jupiter, etc ... Les trois lois de Kepler seront visualisées dans les meilleures conditions, de même que les notions de force et d'accélération centripètes, qui apparaissent ici d'une manière très frappante.
L'action à distance de la force de gravitation, quant à elle, sera particulièrement bien illustrée par la simulation du "problème à N corps". Il s'agit de l'étude des mouvements de N corps célestes de masses proches, laissés à eux-mêmes, sous l'effet des champs de gravitation qu'ils exercent les uns sur les autres.
La résolution théorique de ce problème, quand N est plus grand que 2, est extraordinairement compliquée : le mouvement de chacun des corps célestes modifie constamment la con figuration du champ de gravitation agissant sur tous les autres, ce qui transforme les calculs de trajectoire en un casse-tête quasi insoluble. Seule la simulation sur ordinateur permet une approche de la solution, et le résultat est un imprévisible ballet tout à fait fascinant. Ce qui est remarquable alors, c'est l'impression que l'on a de "sentir" l'action de la gravitation.
Cette fonction de Gravilab autorise donc la perception intuitive de concepts physiques complexes. Des lois fondamentales de la mécanique sont particulièrement bien illustrés (principe de conservation de la quantité de mouvement, centre de masse ...), et des ouvertures apparaissent vers des domaines tels que la physique des particules ou la théorie du chaos.
Gravilab permet également de simuler l'expérience de Cavendish (concernant la détermination de la constante G ), sans appareillage délicat et en un temps raisonnablement limité. L'expérience sera d'autant plus intéressante qu'elle sera réalisée par les élèves eux-mêmes, de manière différente sur chacune des machines utilisées, car plusieurs paramètres de départ sont définis aléatoirement. L'ordinateur se chargera en outre de guider le travail et de mémoriser les mesures.
Gravilab a été testé à plusieurs reprises sur des classes réelles, et a été chaque fois modifié en fonction de l'expérience acquise. Ce logiciel est abondamment documenté (documentation à plusieurs niveaux, accessible à tout moment) et incorpore aussi un questionnaire - guide de travail utilisant la méthodologie ACQC (Auto-test cyclique par QCM commentées), ce qui permet de le confier pratiquement sans préparation aux mains des élèves, lesquels travailleront de préférence par groupes de deux.
La convivialité du programme a été particulièrement soignée : Gravilab se "pilote" pour l'essentiel, à l'aide des touches fléchées du clavier (commandes de curseur), ou à l'aide d'une souris. Pour définir une vitesse, par exemple, on fournit sa valeur numérique, et puis on fait tourner le vecteur (que l'on voit à l'écran), jusqu'à atteindre l'orientation souhaitée. On évite donc au maximum la nécessité de devoir entrer de nombreux paramètres numériques (coordonnées, composantes, angles, etc ...) ce qui simplifie et agrémente la tâche de l'élève, lui permettant donc de concentrer son attention sur les concepts les plus importants.
Tel que vous l'installez, le logiciel ainsi obtenu fonctionne en version de démonstration. Vous pourrez le transformer en version complète en lui fournissant votre numéro de licence spécifique au démarrage. Ce numéro de licence ne vous sera cependant remis qu'en échange de votre versement.
Cliquez ici pour télécharger le logiciel Gravilab
Cliquez ici pour télécharger le livret de documention de Gravilab (fichier PDF)
(Vous pouvez aisément consulter et imprimer ce livret à l'aide du logiciel gratuit
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