PLAN DE COURS 203-G14 A-2008

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1COLLÈGE MONTMORENCYPLAN DE COURSDépartement : PHYSIQUE-GÉOLOGIE Titre du cours : ANALYSER LES CONCEPTSDE LA PHYSIQUE RELIÉS ÀUN SYSTÈME AUTOMATISÉProfesseur : LAMOTHE, Raymond M No de cours : 203-G14-MOBureau C-3621 Pondération : 2-2-2F (450)-975-6100 poste 6323 Programme : Technologie derlamothe@cmontmorency.qc.ca l’Électronique industriellehttp://www.cmontmorency.qc.ca/~rlamothe/ Session : Automne 2008I. PRÉSENTATION DU COURS ET DU RÔLE DANS LE PROGRAMMELe cours permettra à l’élève d’appliquer les notions de physique dans divers équipements utilisés en électroniqueindustrielle. Les connaissances acquises seront réinvesties dans le cadre des cours 243-236-MO Mettre en œuvre ungroupe entraînement-moteur et 243-245-MO Étalonner et régler les éléments d’une boucle de régulation. L’utilisationde ses savoirs sera appliquée dans l’ensemble des cours associés à leurs fils conducteurs.II. COMPÉTENCES VISÉES• N° 2 : Participer à la mise en service de contrôle-commande ou d’une installation électrique.• N° 3 : Effectuer le dépannage et l’entretien préventif des équipements d’un système contrôle-commande ou d’uneinstallation électrique.• N° 4 : Participer à la conception d’un projet de contrôle-commande ou d’une installation électrique.III. OBJECTIF MINISTÉRIEL0438 - Analyser le fonctionnement d’un procédé.IV. COURS CONTRIBUANT À L’ATTEINTE DE L’OBJECTIF MINISTÉRIELUn autre cours du programme contribue à l’atteinte du même objectif ministériel, ...
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I.
Département :
Professeur :
1
COLLÈGE MONTMORENCY
PLAN DE COURS
PHYSIQUEGÉOLOGIE
Titre du cours :
LAMOTHE, Raymond M Bureau C3621 F (450)9756100 poste 6323 rlamothe@cmontmorency.qc.ca http://www.cmontmorency.qc.ca/~rlamothe/
No de cours : Pondération : Programme :
Session :
A N A LYSER LES CO N C E P T S DE LA PHYSIQUE RELIÉS À UN SYSTÈME AUTOMATISÉ 203G14MO 222 Technologie de l’Électronique industrielle Automne 2008
PRÉSENTATION DU COURS ET DU RÔLE DANS LE PROGRAMME
Le cours permettra à l’élève d’appliquer les notions de physique dans divers équipements utilisés en électronique industrielle. Les connaissances acquises seront réinvesties dans le cadre des cours243236MO Mettre en œuvre un groupe entraînementmoteur et243245MO Étalonner et régler les éléments d’une boucle de régulation. L’utilisation de ses savoirs sera appliquée dans l’ensemble des cours associés à leurs fils conducteurs.
II.
III.
COMPÉTENCES VISÉES
N° 2 : Participer à la mise en service de contrôlecommande ou d’une installation électrique. N° 3 : Effectuer le dépannage et l’entretien préventif des équipements d’un système contrôlecommande ou d’une installation électrique. N° 4 : Participer à la conception d’un projet de contrôlecommande ou d’une installation électrique.
OBJECTIF MINISTÉRIEL
0438  Analyser le fonctionnement d’un procédé.
IV.
COURS CONTRIBUANT À L’ATTEINTE DE L’OBJECTIF MINISTÉRIEL
Un autre cours du programme contribue à l’atteinte du même objectif ministériel, le243355MO Analyser une boucle de régulation.
V.
OBJECTIFS D’APPRENTISSAGE
Au terme de ce cours, l’élève sera en mesure d’appliquer des notions de :  la dynamique au mouvement linéaire des charges ;  physique propre aux machines tournantes ;  mécanique des fluides pour sélectionner et mettre en œuvre des capteurs ;  physique dans les mécanismes impliquant les échanges thermiques.
VI.
2
PERFORMANCE SIGNIFICATIVE ATTENDUE
Au terme de ce cours, l’élève sera en mesure d’utiliser, lors d’un travail pratique final de type coopératif, diverses notions de physique dans un cadre d’application industrielle. Les critères d’évaluation seront les suivants :  caractérisation du fonctionnement des mécanismes dans un procédé ;  indication des transformations physiques présentes dans un procédé.
Le tout en accord avec l’atteinte des compétences suivantes :  participer à la mise en service d’un système de contrôlecommande ou d’une installation électrique ;  effectuer le dépannage et l’entretien préventif des équipements d’un système contrôlecommande ou d’une installation électrique ;  participer à la conception d’un projet de contrôlecommande ou d’une installation électrique.
VII.
DÉROULEMENT DU COURS
OBJECTIF (Élém ents)
2. Caractériser le fonctionnement des mécanismes dans un procédé
STANDARD (Critères)
Analyse juste du fonction nement des dispositifs de sécurité.
Analyse juste des forces et des mouvements en pré sence.
Détermination correcte des grandeurs physiques.
Description claire de l’ac tion des mécanismes.
OBJECTIFS D’AP PRENTISSAGE
1 Appliquer des notions de la cinématique et de la dynamique au mouve ment linéaire des char ges
2 Appliquer des notions de physique propres aux machines tournantes.
3 Appliquer des notions de mécanique des fluides pour sélectionner et met tre en œuvre des cap teurs.
CONTENU (Savoir) CONNAISSANCES
M asse et poids LestroisloisdeNewton  Énergie potentielle Énergie cinétique Inertie  Vitesse  Accélération  Les poulies  Les vis sans fin
 Force et moment de force  Couple  Puissance et énergie  Vitesse et accélération angulaire  Forces centrifuge et centripète  Vibration  Les réducteurs de vitesse
 Pression  Écoulement laminaire et turbulence  Débit  Pompes
ACTIV ITÉS (Savoir faire ou agir) HABILETÉS
 Prédiction du comporte ment d’une machine à déplacement linéaire en charge.  M esure des diverses grandeurs physiques.
 Prédiction du comporte ment d’une machine ro tative en charge.  M esure des diverses grandeurs physiques.
 Utilisation des notions apprises pour bien com prendre le fonctionne ment des divers capteurs et leurs limites d’utilisa tion.  Identification correcte des grandeurs physiques mesurés par les capteurs.
OBJECTIF (Élém ents)
3. Indiquer les trans formations physi ques et chimiques présentes dans un procédé.
STANDARD (Critères)
Interprétation juste des propriétés physiques et chimiques de substances.
Interprétation juste de l’in formation relative sur les matières dangereuses et les produits de contrôle.
Analyse juste du fonction nement des dispositifs de sécurité.
Description claire des ef fets des substances sur les appareils du procédé.
Détermination correcte des grandeurs physiques.
Détermination correcte des états de la matière.
3
OBJECTIFS D’AP PRENTISSAGE
3 Appliquer des notions de mécanique des fluides pour sélectionner et met tre en œuvre des capteurs.
4 Appliquer les notions de physique dans les méca nismes impliquant les échanges thermiques.
CONTENU (Savoir) CONNAISSANCES
 Pression  Écoulement laminaire et turbulence  Débit  Pompes
Température et chaleur  Conduction  Convection  Radiation Transfert de chaleur
ACTIV ITÉS (Savoir faire ou agir) HABILETÉS
 Utilisation des notions apprises pour bien com prendre le fonctionne ment des divers capteurs et leurs limites d’utilisa tion.  Identification correcte des grandeurs physiques mesurées par les cap teurs.
 Utilisation des notions apprises pour évaluer la conductivité et l’isolation thermique.
Laboratoire : Dans la présentation et l'analyse des données recueillies au laboratoire, l'élève devra montrer qu'il sait :  estimer l'incertitude sur une mesure due à l'appareil, à l'expérimentateur et à la méthode expérimentale ;  calculer l'incertitude sur le résultat de l'addition ou de la multiplication de valeurs mesurées ;  indiquer la précision d'une mesure par l'emploi de chiffres significatifs dans les tableaux et des croix et des rectangles sur les graphiques.
VIII.
Ch. 1 :
CONTENU DU COURS
PARTIE A  MÉCANIQUE
FORCE ET MOMENT DE FORCE
(6 périodes)
ère Les forces : Propriétés des forces  L’addition des forces  1 loi du mouvement  Le diagramme des forces  Force gravitationnelle  Force élastique  Force normale  Frottement  Tension et compression  Corde  Les moments de force ère  L’addition des moments  Couple  La 1 loi de Newton.
Ch. 2 :
MiniTest n°1
CINÉMATIQUE DE TRANSLATION ET DE ROTATION
Vitesse et accélération. Mouvement parabolique. Mouvement circulaire.
Ch. 3 :
DYNAMIQUE DE TRANSLATION
e 2 loi du mouvement de Newton.
Ch. 4 :
ÉNERGIE, TRAVAIL ET PUISSANCE
(4 périodes)
(1 période)
(4 périodes)
Machines simples. L’énergie : Introduction  Travail  Énergie  Frottement et chaleur  Transfert et conservation de l’énergie  Puissance.
Ch. 5 :
DYNAMIQUE DE ROTATION
4
er 1 EXAMEN
e Les causes du mouvement. 2 loi de Newton appliquée à la rotation.
PARTIE B  MÉCANIQUE DES FLUIDES, CHALEUR ET RADIATIONS
(1 période)
Ch. 6 : MÉCANIQUE DES FLUIDES(4 périodes) Hydrostatique. Pression hydrostatique. Instruments pour mesurer la pression. Principe d'Archimède. Hydrodynamique.
MiniTest n°2
Ch. 7 : CHALEUR(7 périodes) Chaleur. Température. Transfert de chaleur par conduction. Transfert de chaleur par convection et par rayonnement. Radiateurs.
IX.
MÉTHODOLOGIE
e 2 EXAMEN
Le cours se distribuera sur 15 semaines, à raison de 2 heures de théorie et 2 heures de travaux pratiques par semaine aux dates citées à l'Annexeet exigera 2 heures de travail personnel de la part des élèves par semaine.
Il ne s’agit pas de former des professionnel(le)s mais de rendre les élèves capables d’avoir une conversation intelligence avec, par exemple, des ingénieur(e)s ou les professeurs de leur propre département. Le but n’est donc pas de leur bourrer le crâne mais de les rendre familier(e)s avec des concepts et des lois physiques se rattachant plus ou moins directement au monde de l’électronique industrielle.
Pour aider à comprendre ces lois, qui sont des généralisations, il s’agira, comme dans la vie, de partir du particulier ou du concret, c’estàdire de problèmes, pour reconnaître les concepts impliqués et relier ces variables par des équations. Donc l’accent sera mis sur les problèmes et leurs solutionsforme du cours sera la moins magistrale possible. La puisque pour bien apprendre une matière il faut travailler et non pas être spectateur. Comme la physique couverte est très vaste, les efforts viseront sans cesse l’essentiel, la base. Il ne s’agira pas d’apprendre « par cœur » des routines ou des formules.
La partie théorique sera présentée sous forme d'exposés en classe de la matière contenue dans le manuel guide.
La partie pratique présente deux aspects. Le premier aspect, les laboratoires, visera à ce que l'élève puisse acquérir une méthodologie scientifique. Le deuxième aspect, les séances de problèmes, est une activité d'évaluation formative qui permettra à l'élève de vérifier son niveau de connaissance, de compréhension et son rythme de progression.
L’élève fera les exercices du manuel durant certaines séances de travaux pratiques (2 h par semaine) en travaillant en équipe de trois. Chaque équipe remettra un exercice sur une feuille détachée à la fin de chaque séance. L’exercice sera noté. L’élève aura à manipuler dans les autres séances de travaux pratiques (laboratoires) et l’équipe devra remettre un rapport de laboratoire qui sera noté aussi.
Les heures de travail à la maison (2 h par semaine) devraient être consacrées à la lecture des petits exposés du manuel et à terminer les exercices du manuel.
5
L’élève doit obligatoirement faire tous ses exercices dans un cahier relié (du type et du format qu’il préfère). Cela vaut aussi bien pour les séances de travaux pratiques que pour le travail à la maison. Un paquet de feuilles mobiles brochées ensemble n’est pas un cahier relié.
Les cours, séances de problèmes et les laboratoires commencent à l’heure et il est de laresponsabilitéde l’élève d’y être etd’y être à temps. Dans la salle de classe, pendant les cours, les séances d’exercices, les examens de même qu’au laboratoire, onexige que les étudiantsrangent leurs écouteurs et ferment les avertisseurstoutes sortes sur les de montres, les téléphones, les démarreurs et autres bidules du genre susceptibles d’émettre un son.
Pour les séances de travaux pratiques, les élèves travaillent par équipes de trois. L'apprentissage du laboratoire fait partie intégrante du cours : l'élève qui serait absent ne peut récupérer par luimême à domicile. La présence au laboratoire est donc obligatoire.
X.
MÉTHODE D'ÉVALUATION
Le barème de la session se répartit comme suit :
  Examens :
  Travaux Pratiques :
Examens
Minitest nE1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Examen nE1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Minitest nE. . . . . . . . . . . . . . . . .2. . Examen nE2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
 5 % 24 %  5 % 24 %
Exercices à résoudre. . . . . . . . . . . . . . 14 % Rapports de laboratoire.. . . . . . . . . . . 18 % TP final. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 % )))) TOTAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 %
Les deux (2) examens et les deux (2) minitests sont indiqués dans le déroulement du cours à la sectionV. CONTENU DU COURSet les dates à l'ANNEXE. Il n'y aura pas d'examen récapitulatif. Les examens sont à livre fermé avec droit à une (1) feuille d'aidemémoire (8,5" × 11") fournie par le professeur mais l’élève peut l’enrichir et le cahier personnel d’exercices faits par l’élève. Les minitests se feront par internet sur Decclic. Les critères qui serviront à évaluer l’atteinte des objectifs seront de deux ordres : problèmes de même niveau que les exercices du livre utilisant la méthode de résolution de problèmes et des questions sur l’intégration des concepts.
Les examens durent deux périodes et les questions sont des questions de calcul du même type que les exercices du manuel. Les exercices et les questions des examens sont corrigés en utilisant les critères suivants : %qualité du français et de la présentation %schéma pertinent %démarche explicite (formules écrites), complète et juste %calculs complets et exacts, réponses avec les unités .
L'élève a 5 jours ouvrables pour demander une réévaluation d'un examen. Les copies notées des examens seront conser vées par le professeur et les élèves pourront les consulter.
Travaux pratiques
Vous travaillez en groupes coopératifs de trois élèves. Les groupes seront formés par l’enseignant et seront reformés à chaque tiers de la session.
6
La présence aux séances de TP est obligatoire. Les TP obéissent à une dynamique différente de celle du travail à la maison, puisqu’il s’agit d’échanger avec deux autres élèves sous la direction de l’enseignant. L’élève ne peut donc pas les remplacer par du travail personnel. Il n’y a pas de reprise lors d’une absence à un TP, quel que soit le motif de l’absence. Pour les TP avec manipulations, le rapport d’équipe doit être remis avant de quitter la salle de laboratoire, donc il se fait sur place.
Le TP final servira à mesurer votre performance significative attendue suivant les critères d’évaluation suivantes :  caractérisation du fonctionnement des mécanismes dans un procédé industriel ;  indication des transformations physiques présentes dans un procédé industriel.
La note totale des TP sera calculée de la façon suivante :  Exercices à résoudre : la moyenne des meilleures notes des TP en excluant la moins bonne note.
TP final : 10 points sur la note totale .
Rapports de laboratoire : la moyenne des meilleures notes des rapports en excluant la moins bonne note.
Règlement au laboratoire de physique:
Préambule :
Le laboratoire doit être un milieu de vie et de travail favorisant l’apprentissage et la réussite scolaire et, à cette fin :
Les relations entre toutes les personnes qui y travaillent doivent se dérouler dans un climat de convivialité et de respect mutuel. Le matériel qui s’y trouve doit être utilisé adéquatement et aux seules fins prévues par le cours.
Il est interdit:
d’apporter toute nourriture et/ou breuvage dans les salles de laboratoire ; d’apporter tout vêtement d’extérieur (paletot,...) ; de placer autre chose sur les tables de laboratoire que son journal de laboratoire, son guide de laboratoire et sa calculatrice ; les sacs d’école vont sous les tables ; d’utiliser ou de laisser actif un téléphone cellulaire et/ou tout autre dispositif électronique. d’utiliser les ordinateurs à d’autres fins que celles prévues par le laboratoire.
Règles d’application de la PIÉA
Les règles d’application par le département de physiquegéologie de la Politique Institutionnelle d’Évaluation des Apprentissages (PIÉA) du collège sont les suivantes :
 Présence en classe
En physique et en géologie, certains objectifs sont poursuivis à travers des séances de travaux pratiques faisant l’objet d’une évaluation sommative, la présence à ces séances est par conséquent obligatoire.
L’enseignant(e) n’est pas tenu de permettre à l’élève de reprendre une séance de travaux pratiques.
L’élève ne peut pas substituer une autre activité aux travaux pratiques.
 Les retards lors des travaux et examens
7
L’enseignant(e) n’est pas tenu d’accepter un travail remis en retard. S’il accepte, il peut pénaliser ce retard s’il estime qu’il a permis à l’élève de profiter d’un avantage indu sur les autres élèves.
L’élève absent à un examen pour un motif que l’enseignant(e) considère sérieux peut reprendre cet examen à deux conditions :
% %
c’est une première absence à un examen dans ce cours ; l’élève aura pris soin de contacter l’enseignant(e) au plus tard la première journée ouvrable suivant l’examen.
Cahier d’exercices
L’élève aura à se constituer une banque d’exercices qu’il aura résolus dans un cahier relié ; les photocopies, les cartables et les feuilles isolées ne sont pas autorisés. L’élève aura droit à son cahier d’exercices pour les examens qu’il devra remettre avec sa copie d’examen.
Présentation
10% sera attribué à tout document écrit pour son orthographe et sa présentation, en plus, les erreurs de syntaxe et de notation mathématiques (équations, graphiques, unités, etc.) seront pénalisées.
Aux examens, vous perdez 0,2 point par faute (jusqu'à un maximum de 2 points) en particulier si :
       
vous orthographiez mal un mot présent dans l'énoncé de la question ; vous utilisez mal le signe = (ex. : 3x = 24 = 8) ; vous écrivez deux (2) signes d'opérations consécutifs (ex. : 7 + 3 = 4) ; vous écrivez une réponse désordonnée.
Abandon
Il serait préférable que tout élève voulant abandonner ce cours en discute préalablement avec le professeur.
Encadrement
L'élève qui a une moyenne cumulative inférieure à 60% a droit à un encadrement assorti d'une possibilité d'améliorer sa note. Les modalités de la mise en œuvre de cette bonification sont :
e e   à partir de la 6 et jusqu'à la 15 semaine de cours, l'élève qui n'aura pas accumulé 65% de moyenne devra remettre, sur un gabarit de résolution de problème, l’exercice à l’enseignant chaque semaine. Chaque exercice hebdomadaire sur le gabarit permettra à l’élève d’accumuler ½ point dans un banque de points ;   l'élève pourra s'établir ainsi une banque ou une réserve de 5 points au maximum ;   la réserve ou la banque ne peut servir que si l'élève a une moyenne cumulative inférieure à 60% ;   l'élève qui a une moyenne cumulative supérieure à 65% pourra constituer l’ensemble des exercices sur gabarit mais n'aura pas à les remettre chaque semaine à l’enseignant ; il pourra les conserver et les remettre à la fin de la session advenant que sa moyenne cumulative se retrouve accidentellement en bas de 60% dans les dernières étapes de la session.
Les modalités de la mise en œuvre de cette bonification ne peuvent pas varier à l'intérieur d'un cours donné. Si cette bonification doit être utilisée pour réussir le cours, la note au bulletin sera de 60.
XI.
BIBLIOGRAPHIE
8
Volumes obligatoires : 1. GONZÁLEZ, Teolindo, LAMOTHE, Raymond M, LAUZON, André et VAILLANCOURT, Jean. ANALYSER LES CONCEPTS DE LA PHYSIQUE RELIÉS À UN SYSTÈM E AUTOMATISÉ (notes de ère cours 203G14). Laval, Collège Montmorency, 1 éd. 2008. 96 p. Disponible à la Boutique, n° 993151, prix.78$.
2.
LAMOTHE, Raymond M et LAUZON, André. ANALY SER LES CONCEPTS DE LA PHYSIQUE RELIÉS ère À UN SYSTÈME AUTOMATISÉ (guide de laboratoire) 203G14. Laval, Collège Montmorency, 1 éd. 2008. 103 p. Disponible à la Boutique, n° 993144, prix.78$.
Volumes à consulter : 1. CROMER, Alan. PHYSIQUE dans les domaines scientifiques et industriels  M ÉCANIQUE. Éditions McGrawHill, 1983. 257 p. 2. VAN DER MERWE, C.W. PHYSIQUE GÉNÉRALE. Série Schaum. Éditions McGrawHill, 1990. 295 p.
SITE W EB DU PROFESSEUR:
http://www.cmontmorency.qc.ca/~rlamothe
Vous y trouverez des fichiers à téléverser de simulations et autres documents (fichiers Excel, …) ainsi que des messages aux élèves.
D’autres simulations sont disponibles à partir du site du département de physiquegéologie :
PLATEFORME DECclic II:
Nom de l’établissement : Collège Montmorency Code usager : 7 derniers chiffres de votre Demande d’Admission. Mot de passe : 12 caractères de votre code permanent.
htt ://www.cmontmorenc . c.ca/sd /sciences/ h s/
htt ://lms2.decclic. c.ca/
Si vous éprouvez des difficultés d’accès, veuillez consulter l’aide sur la page web du département. Si ça ne résout votre problème, contactez l’administrateur du DECclic à Montmorency :
ou
Pierre CohenBacrie :
cbacrie cmontmorenc . c.ca C26021 4509756100 poste 6470
consulter la page web suivant qui contient unPetit guide pour les nulsversion élève : htt ://www.cmontmorenc . c.ca/tic/decclic.htm
Chapitre 7 (suite) Laboratoire NE10 : Absorption et émission de rayonnements I
Chapitre 7 (suite) Laboratoire NE9 : Conductivité thermique
Chapitre 7 Laboratoire NE8 : Dilatation thermique
Chapitre 3  Chapitre 4 Laboratoire NE5 : Projectile
MINITEST N°2
Chapitre 5
er 1 EXAMEN
Chapitre 6
MINITEST N°1
Chapitre 1 (suite) Laboratoire NE2 : Rapport d’engrenage
Chapitre 1(suite) Laboratoire NE3 : Puissance
2
THÈM ES
1
Ma. 9 décem bre
J. 4 décembre
J. 25 septembre
J. 2 octobre
9
J. 20 novembre
J. 27 novembre
9
J. 6 novembre
8
Toutes modifications seront annoncées 1 semaine à l'avance si possible. En aucun cas, l'absence à un cours ne pourra être in voq u ée pou r ju stifier l'ignorance des changements au plan de cours.
3
Ma. 16 septem bre
4
5
6
7
J. 11 septembre
J. 18 septembre
4
J. 4 septembre
12
11
14
13
15
ANNEXECALENDRIER
gr. n° 01
V. 14 novem bre
Ma. 21 octobre
8
10
e 2 EXAMEN
gr. n°
Chapitre 1 (suite) Laboratoire NE1 : Équilibre d’une pièce haubanée
Chapitre 6 (suite) Laboratoire NE6 : Statique des fluides
(1 ) SE M AINES N °
Chapitre 2 Laboratoire NE4 : Frein de Prony
Chapitre 4 (suite)
Chapitre 1 Laboratoire : M étrologie (cours)
(1 )
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