Notre
TPE
Les Montgolfières
L'air chaud est-il le seul facteur permettant l'ascension d'une montgolfière ?
Synthèses Personnelles
P A U L
Les Travaux Personnels Encadrés (TPE) sont un exercice atypique dont le but est de développer la curiosité, l’imagination et les activités pluridisciplinaires des élèves de première.
Cette année, la découverte d’une telle épreuve, ne fut pas pour moi une entière surprise. Je connaissais l’enjeu important de cet examen à travers l’expérience de ma sœur.
La première étape du TPE consiste en la formation d’un groupe de travail. Nous avions décidé dès la rentrée, avec Romain Azzi et Louis Felli, de faire ce travail ensemble.
La première séance de TPE fut très intéressante et surtout motivante.
Nos quatre référents : Mme Piveteau, M. Ménétrier, M. Barbier et Mme d’Estalenx nous apprirent les matières sur lesquelles nous aurions à travailler : Mathématiques et Physique-Chimie.
Notre thème est Modèle et Modélisation. C’est celui qui englobe le mieux notre sujet.
Cette nouvelle me ravit d’autant plus que ces deux matières m’intéressaient beaucoup.
La quête du sujet avait commencé. Où chercher ? Les idées ne manquaient pas. Très vite, nous nous sommes orientés vers des sujets d’une grande variété tel que “Pourquoi le lait boue-t-il lorsqu’on le chauffe ?” et biens d’autres...
Très indécis, car ne voulant pas emprunter un mauvais chemin, nous nous en remettons à l’avis de nos professeurs qui nous déconseillent certains sujets.
C’est en faisant mes exercices de Physique-Chimie que je suis tombé dessus : les montgolfières. Un sujet qui nous a tous les trois mis d’accord et a permis une bonne ambiance de travail ainsi qu’une bonne répartition des taches.
Une fois le sujet trouvé et approuvé, nous avons cherché à définir la problématique.
Nous nous sommes maintes fois consultés et avons souvent reformulé nos idées pour finalement proposer “L’air chaud est-il le seul facteur permettant le décollage d’une montgolfière ?”
Peu à peu notre projet prenait forme, mais pendant un certain temps nos recherches demeuraient infructueuses. Face à la complexité du sujet nous avons opté pour une trame qui permette au lecteur de découvrir ce qu’est une montgolfière et l’amener à comprendre les mécanismes permettant son décollage.
Après avoir déterminé la répartition du travail, nous avons mis en place un planning. Notre projet s’est établi sous le signe de la communication. C’est grâce à nos nombreuses recherches (parfois difficiles à mener) que nous avons trouvé les phénomènes permettant à la montgolfière de voler.
J’ai été heureux d’avoir la charge de créer notre site internet, que je complétais dès que je le pouvais.
Ces TPE m’a fait comprendre des phénomènes physiques liés à un sujet concret qui me plaisait.
Il m’a par ailleurs, fait gagné en indépendance. Auparavant trop solitaire dans mon travail, ce projet m’a permis de répartir les tâches et de m’ouvrir aux autres.
La réalisation de ce projet a été pour moi une expérience enrichissante, avec des hauts et des bas, dus à la difficulté et la peur de ne pas parvenir à servir nos envies de clarté.
C’est en équipe que mes deux camarades et moi avons coopéré pour traiter de notre mieux ce sujet.
L O U I S
Pour cette année de première nous devions faire des Travaux Personnels Encadrés plus souvent appelés TPE. Mon groupe était composé de Paul Uzan et de Romain Azzi. Lors des deux premières séances, nous devions formuler une liste de préférence composée de trois sujets chacun correspondant à un couple de deux disciplines. Nous avons donc choisi les montgolfières comme sujet qui s'inscrit dans le thème “Modèles et formes” concernant les mathématiques et la physique-chimie. On dit souvent que l’air chaud présent dans le ballon fait voler la montgolfière. Nous voulions voir si cela était si simple. D’où la problématique : L’air chaud est-il le seul facteur permettant le décollage d’une montgolfière ?
Nous avons tout d’abord cherché à comprendre ce qu'est mécaniquement une montgolfière et ce qu’il se produisait lorsque nous chauffions de l'air. Nous avons donc été amenés à faire de nombreuses expériences qui nous ont permises de comprendre les phénomènes qui ont lieu pendant que l'air chauffe dans la montgolfière. Puis, nous avons étudié les variations qui ont lieu lorsque l’air à l’intérieur du ballon est chauffé. Ensuite, nous avons établi une fonction permettant d'exprimer la variation de la masse volumique de l'air en fonction de sa température. Nous avons également défini les forces qui s'appliquent à la montgolfière et qui permettent son décollage. Enfin, nous avons écrit un algorithme permettant de connaître la masse maximum que peut soulever une montgolfière d'un volume donné.
Concernant la recherche documentaire, nous avons rencontré certaines difficultés : les documents étaient soit ésotériques soit trop basiques. Nous avons essentiellement réfléchi par nous-mêmes et construit nos propres fonctions et algorithme. Nous avons donc posé beaucoup de questions à nos professeurs pour être sûr de nos démarches.
Pour réaliser nos travaux, nous avons essentiellement travaillé le week-end et tous les mardis de 15 à 17 heures à l'école. Par ailleurs, chacun avait des tâches individuelles à produire dans la semaine. Le TPE m’a appris le travail en équipe, à écouter les idées des autres et à construire un projet commun. De plus, nous avons dû établir un plan d’actions collectif et individuel et une organisation de travail. J’ai également appris à respecter les échéances de travail fixées afin de mieux avancer dans notre projet. Enfin, le TPE m’a permis d'acquérir une certaine rigueur et démarche scientifique.
Ce long travail nous a permis de répondre à notre problématique. Nous avons conclu qu’il serait réducteur de dire que chauffer l’air est la seule action permettant le décollage de la montgolfière. Le réchauffement de l’air dans le ballon est à l’origine de plusieurs facteurs entraînant le décollage. Pendant toute la durée du TPE, nos quatre professeur-tuteurs ont su répondre à nos questions et nous aiguiller pour réussir au mieux notre TPE, j’aimerai donc les remercier : M. Barbier, M. Ménétrier, Mme Piveteau et Mme d’Estalenx.
R O M A I N
Pour cette année de première nous devions faire des Travaux Personnels Encadrés plus souvent appelés TPE. Il s’agissait de faire un travail collectif sur un sujet portant sur deux matières imposées. Si nous avions déjà décidé depuis longtemps de travailler ensemble Louis Felli, Paul Uzan et moi-même, il nous a fallu trouver un sujet. Au cours des séances de travail organisées à raison de deux heures hebdomadaires nous nous sommes mis à la recherche d’un sujet susceptible de nous intéresser tous les trois, croisant deux disciplines soit : SVT/Physique-Chimie, Physique-Chimie/Mathématiques, Mathématiques/SVT.
Lors des deux premières séances nous devions formuler une liste de souhaits correspondant à ces critères. Après plusieurs recherches et multiples hésitations, nous avons finalement choisi un sujet portant sur les montgolfières - celles-ci faisant partie du thème “Modèles et Modélisation” -. L’objet même de la montgolfière suscitait chez nous de la curiosité. En effet, derrière l’image poétique de voyage imaginaire véhiculée par la littérature, il y a un aspect plus scientifique : “L’air chaud est-il le seul facteur permettant le décollage d’une montgolfière ?”. Nous avions enfin trouvé notre problématique. En effet, on associe souvent le décollage de la montgolfière uniquement à la chauffe de l’air. Pour traiter ce sujet nous devions dégager plusieurs axes principaux, à savoir :
- la montgolfière ; sa composition, la technique de vol, ainsi que le gonflage du ballon.
- les calculs, les variations et les fonctions ; variation du volume de l’air en fonction de la température puis variations du volume de l’enveloppe.
- le décollage de la montgolfière ; les forces qui interviennent durant le décollage - la poussée d’Archimède -.
En ce qui concerne nos recherches, nous avons trouvé assez peu d’informations sur les montgolfières car les livres spécialisés traitaient ce sujet de manière scientifique trop pointue ou au contraire de manière trop basique. A l’aide de quelques documents, nous avons soumis les résultats de nos recherches et observations aux professeurs concernés afin que nous puissions développer nos pistes de travail en respectant un certain équilibre entre les mathématiques et la physique-chimie dans nos TPE. Ayant suffisamment d’éléments en physique-chimie à exploiter, monsieur Barbier nous a suggéré de travailler sur une fonction à deux variables.
Ce TPE m’a aussi appris à mieux travailler en équipe, la coordination du travail n’était pas facile au début, mais nous nous sommes organisés. Le fait que nous soyons amis a considérablement contribué au fait que le travail se passe dans une bonne ambiance et a facilité les échanges. En outre, La réalisation des schémas, notamment pour illustrer nos expériences, m’a permis d’améliorer ma maîtrise du dessin sur ordinateur. Les TPE nous ont permis de travailler sur plusieurs matières scientifiques corrélativement. Nous avons également pu répondre à notre problématique, en effet l’air chaud n’est pas le seul facteur permettant le décollage de la montgolfière, l’altitude influant également. Enfin, je souhaiterais remercier nos quatre professeurs-tuteurs qui sont madame d’Estalenx, madame Piveteau, monsieur Barbier ainsi que monsieur Ménétrier. les TPE m’ont permis d’approfondir considérablement mes connaissances sur les montgolfières et les forces s’y appliquant.