Mathématiques
Slogan du site

Site disciplinaire de mathématiques de l’académie de Créteil

Open Schooling Event de Toulouse

Des collégiens de l’académie de Créteil, encadrés par leur professeur de mathématiques, reçoivent un prix d’excellence à l’Open Schooling Event de Toulouse.

logo imprimer

Des collégiens de l’académie de Créteil, encadrés par leur professeur de mathématiques, reçoivent un prix d’excellence à l’Open Schooling Event de Toulouse.
Mohammed Mesmoudi, professeur au collège Jacques-Yves Cousteau de Bussy-Saint-Georges, décrit ci-dessous le cheminement du projet ayant conduit à ce beau résultat.

Open Schools for Open Societies
Moteur écologique sans carburant
Mohammed Mesmoudi, collège J.Y. Cousteau, Bussy St Georges
Académie de Créteil

Le fonctionnement d’un moteur thermique est intéressant du point de vue géométrique puisqu’il convertit le mouvement de translation des pistons dans les cylindres en un mouvement de rotation du volant moteur.
Le but initial de ce travail était de faire une activité TICE permettant aux élèves d’utiliser les outils de GeoGebra pour simuler le fonctionnement d’un moteur thermique à 4 temps et de les sensibiliser ensuite aux problèmes de pollution qui proviennent des moteurs thermiques. De belles simulations (et animations) peuvent être faites.
En discutant avec le président de l’association Atouts Sciences de l’Université Paris 13, j’ai appris l’existence d’un moteur qui pourrait fonctionner avec n’importe quelle source d’énergie externe et en particulier l’énergie solaire. Il s’agit du moteur Stirling inventé en 1816 avant les moteurs à explosion et les moteurs diesels. A cette époque les performances de ce moteur étaient médiocres et il a été vite abandonné au profil des machines à vapeurs et par la suite des moteurs à combustion interne beaucoup plus performants. Avec le développement de la technologie et de la sidérurgie, des ingénieurs ont réussi à développer des moteurs Stirling ayant des rendements supérieurs à ceux des moteurs à combustion interne.
Sur Internet on trouve des modèles miniatures de ce moteur et des tutoriels pour fabriquer des modèles réduits à partir d’objets de recyclage.
La fabrication nécessite tout de même des mesures et des calculs précis (distances, volumes, ...) et fait intervenir les solides que l’on étudie au collège. Et en plus, on peut simuler le fonctionnement de ce moteur avec GeoGebra.

Nous avons donc décidé de fabriquer un moteur Stirling (de type alpha) en se basant sur un tutoriel de deux anciens éudiants de l’université Paris 13 et actuellement ingénieurs :
https://www.youtube.com/watch?v=s79odgWz6BM.
Nous avons également fabriqué une pompe à eau fonctionnant sur le même principe (pompe inventé en 1969 et connue sous le nom de fluidyne).

Pour le faire fonctionner avec l’énergie solaire, on peut utiliser des surfaces paraboliques réfléchissantes (type four solaire) ou bien des lentilles convergentes et en particulier la lentille de Fresnel inventée plus au moins au même moment mais pour d’autres raisons liées à la navigation marine. Les notions d’énergie, de réflexion et réfraction de la lumière sont des notions qui peuvent faire appel à la physique et des outils du programme scolaire (en physique et en mathématique en évoquant par exemple les symétries axiales, le théorème de Thalès et la trigonométrie, les équations, ...).
Sur le plan historique, la période allant de la fin du 18ème siècle au début du 19ème siècle est étudiée en cours d’histoire. Ceci donne une résonance particulière à ce projet qui commence à se dessiner dans un cadre interdisciplinaire.
J’ai décidé alors de faire un projet avec mes élèves pour découvrir ce moteur, ses avantages, ses inconvénients et pourquoi il est si méconnu du grand public et non utilisé par l’industrie automobile.
Le côté écologique de ce moteur est évident et ceci rentre dans le cadre de l’objectif E3D dans le quel notre collège est inscrit.
Quelques mois avant, à l’été 2018, j’ai suivi une formation en astronomie, inscrite au plan national de formation, à la cité de l’espace et CNES de Toulouse dans laquelle j’ai pris connaissance d’un dispositif européen qui favorise les échanges des nouvelles pratiques pédagogiques entre les pays de l’union européenne. Ce dispositif est appelé OSOS pour ’’Open Schools for Open Societies’’. Il est financé par la commission européenne et suivi par la cité de l’espace à Toulouse pour le côté français. Un encouragement pour soumettre des projets innovants à ce dispositif a été exprimé.
Au mois de septembre, j’ai soumis à OSOS mon projet sur le moteur de Stirling pour le faire connaître et inciter d’autres établissements scolaires européens à l’étudier avec leurs élèves et les sensibiliser aux problèmes de pollution. J’ai reçu l’acceptation du projet au mois d’octobre 2018.
Au mois de Janvier la cité de l’espace m’a invité à venir, le 13 et 14 mars, avec quelques élèves pour présenter en anglais ce projet devant plusieurs délégations scolaires européennes participant au même dispositif.
Plusieurs équipes sont venues avec leurs élèves pour participer à cette manifestation scientifique appelée ’’Open Schooling Event’’.
J’ai sélectionné huit élèves (de quatrième), quatre filles et quatre garçons. Nous avons préparé la présentation du travail que nous avions réalisé. Les élèves étaient très excités et heureux de pouvoir partir présenter ce projet à la cité de l’espace. Pour la présentation orale, la maman d’un élève, professeure d’anglais dans un autre collège de Bussy Saint Georges, s’est proposée de nous aider. Elle a fait un travail remarquable. Nous nous réunissions à la médiathèque de Bussy, pendant les vacances scolaires de février, pour faire des répétitions en anglais.
Les élèves ont font une belle présentation et ont reçu beaucoup de félicitations des personnes présentes.
A la cérémonie de clôture, des prix ont été distribués. Nous avons reçu le prix d’excellence pour le projet que nous avons présenté. D’autres établissements ont reçu le même prix.




Site réalisé sous SPIP
avec le squelette ESCAL-V3
Version : 3.87.89
Version Escal-V4 disponible pour SPIP3.2