Méthodes et Pratiques Scientifiques

SEMINAIRE ACADEMIQUETOUL - 27 mai 2010

REFORME du LYCEELa CLASSE de SECONDE

Enseignement d’Exploration MPSMéthodes et Pratiques Scientifiques

THEMATIQUE :Sciences et vision du monde

Méthodes et Pratiques ScientifiquesMéthodes et Pratiques Scientifiques

Sciences et vision du mondeSciences et vision du mondeDe la perception au traitement cérébralDe la perception au traitement cérébral

Images fixes, images mobilesImages fixes, images mobiles





Persistance rétiniennePersistance rétinienne

Activité expérimentale Activité expérimentale

EssaiEssai cage et oiseau : le thaumatrope cage et oiseau : le thaumatrope

Détermination de la Fréquence limiteDétermination de la Fréquence limite

ObjectifObjectif : déterminer la durée de la perception : déterminer la durée de la perception

De la perception au traitement cérébralDe la perception au traitement cérébral

Illusions d’optiqueIllusions d’optique






Illusions d’optiqueIllusions d’optique ObjectifObjectif : déterminer la durée de la perception : déterminer la durée de la perception

MoyensMoyens : : 2 modèles au choix2 modèles au choix

Arbre de fixationArbre de fixation

Moteur contrôlé en vitesseMoteur contrôlé en vitesse

TachymètreTachymètre






Illusion d’optiqueIllusion d’optiqueFaire varier la fréquence de rotation du Faire varier la fréquence de rotation du moteur (en connaissant sa vitesse) et définir moteur (en connaissant sa vitesse) et définir le moment où l’on ne voit plus 2 images le moment où l’on ne voit plus 2 images mais 1 seule composée des 2 mais 1 seule composée des 2 représentationsreprésentations





SynthèseSynthèse : Pourquoi a-t-on des valeurs : Pourquoi a-t-on des valeurs différentes en fonction des groupes ? différentes en fonction des groupes ?

(différences de perception selon les (différences de perception selon les individus)individus)

Valeurs autour de 50 ms (20Hz soit Valeurs autour de 50 ms (20Hz soit

160 tr/min)160 tr/min)

Et pourtant : dessins animés à 12 Et pourtant : dessins animés à 12 images/s…images/s…


Illusion d’optiqueIllusion d’optique





Pour aller plus loinPour aller plus loin : la diligence de : la diligence de Western ; Western ; effet stroboscopiqueeffet stroboscopique

Rappel : persistance rétinienne de 50msRappel : persistance rétinienne de 50ms

Angle entre les rayons : 30°Angle entre les rayons : 30°

30° en 50ms soit 600°/s ou encore 30° en 50ms soit 600°/s ou encore 1,66 tr/s1,66 tr/s

Périmètre P = p x 1,2 parcouru 1,66 fois par secondePérimètre P = p x 1,2 parcouru 1,66 fois par seconde

D’où une vitesse de 1,66 x P = D’où une vitesse de 1,66 x P = 6,28 m/s6,28 m/s ou ou 22,6 km/h22,6 km/h

A cette vitesse, les roues paraissent immobilesA cette vitesse, les roues paraissent immobiles

Que se passe-t-il à 43 km/h ?Que se passe-t-il à 43 km/h ?


Illusion d’optiqueIllusion d’optique

http://www.espace-sciences.org/science/images/images-maj/Perso/manipulations/roue/laroue.swf

Roue diamètre 1,2m, 12 rayonsRoue diamètre 1,2m, 12 rayons





Activité expérimentaleActivité expérimentale

ObjectifObjectif : créer l’illusion de mouvement : créer l’illusion de mouvement

Appareil photo numériqueAppareil photo numériqueTrépiedTrépiedPâte à modelerPâte à modelerPotence et fil de pêchePotence et fil de pêcheLogiciel de montage vidéo (Logiciel de montage vidéo (MonkeyJamMonkeyJam gratuit gratuit))

MoyensMoyens : :

ProtocoleProtocole : suspendre une boule de pâte à modeler : suspendre une boule de pâte à modeler à la potence et prendre des clichés successifs en à la potence et prendre des clichés successifs en faisant varier la hauteur de la boule pour simuler un faisant varier la hauteur de la boule pour simuler un rebond de 2s ou 4s (24 et 12 i/s)rebond de 2s ou 4s (24 et 12 i/s)







Appareil Photo

Trépied

Potence

Boule suspendue







Photo 1 Photo 2 Photo 3 Photo 4 Photo 15






Activité expérimentaleActivité expérimentale Les images générées sont introduites dans un logiciel d’animation image par image








SynthèseSynthèse : Le mouvement ne paraît pas ‘naturel’ … : Le mouvement ne paraît pas ‘naturel’ …

La chute d’un objet est régie par des lois physiques La chute d’un objet est régie par des lois physiques

L’accélération est celle de la pesanteur (9,81 m/s²)L’accélération est celle de la pesanteur (9,81 m/s²)

On donne la loi de chute :On donne la loi de chute :

h = hh = h00 – 9,81 x t² – 9,81 x t² (h altitude en m, temps t en s) (h altitude en m, temps t en s)

Compléter alors le tableau Compléter alors le tableau T (s) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

h (m) 1,40

Quand est-ce que la boule touche le sol ?Quand est-ce que la boule touche le sol ?(d’après tableau et littéral)(d’après tableau et littéral)







Pour aller plus loinPour aller plus loin : Introduction à la : Introduction à la balistique balistique

On ajoute une vitesse de départ On ajoute une vitesse de départ inclinéeinclinée

D’où un système à 2 équations :D’où un système à 2 équations :

X = vX = v00 x cos x cos x t x t

h = - 9,81 x t² + vh = - 9,81 x t² + v00 x sin x sin x t + h x t + h00





De l’argentique au numériqueDe l’argentique au numérique


Anatomie d’un appareil photo Anatomie d’un appareil photo argentiqueargentique

Objectif

Miroir

Viseur

Film sensible





De l’argentique au numériqueDe l’argentique au numérique


Anatomie d’un appareil photo Anatomie d’un appareil photo numériquenumérique

Objectif

Miroir

Viseur

Capteur sensible





Capteurs photo sensiblesCapteurs photo sensiblesCalcul de la taille d’un photositeCalcul de la taille d’un photosite

Une fiche technique par groupe Une fiche technique par groupe de 3 ou 4 élèves et comparaisonde 3 ou 4 élèves et comparaison

1/1,8"

11,28 mm

8,46 mm

Résolution : 3,34 MpixelsRésolution : 3,34 Mpixels

2048 x 15362048 x 153611,28 mm

8,46 mmTaille d’un photosite :Taille d’un photosite :

11,28 / 2048 → 5,51µm11,28 / 2048 → 5,51µm

8,46 / 1536 → 5,51µm8,46 / 1536 → 5,51µm






Capteurs photo sensiblesCapteurs photo sensiblesCalcul de la taille d’un photositeCalcul de la taille d’un photosite

SynthèseSynthèse : Validation des : Validation des calculs élèves, conclusion sur la calculs élèves, conclusion sur la qualité d’image et qualité d’image et comparaisoncomparaison entre plusieurs entre plusieurs

APNAPNNikon Nikon CP995CP995

Nikon D90Nikon D90 Nikon Nikon S8000S8000

Hasselblad H3Hasselblad H3

Taille Taille capteurcapteur

11,3x8,511,3x8,5 23,6 x 15,823,6 x 15,8 12,75 x 12,75 x 9,569,56

48 x 3648 x 36

résolutirésolutionon

2048x1532048x15366

4288 x 28484288 x 2848 4320 x 4320 x 32403240

8165 X 61238165 X 6123

Taille Taille d’un d’un photositphotositee

5,51 µm5,51 µm 5,5 µm5,5 µm 2,95 µm2,95 µm 5,87 µm5,87 µm

PrixPrix 1200 € 1200 €

(2001)(2001)800 €800 €

(2009)(2009)280 €280 €

(2010)(2010)≈ ≈ 40 000 €40 000 €

(2009)(2009)






Codage et compression des imagesCodage et compression des images

AlgorithmeAlgorithme

QuantificationQuantification

Application à une image de faible résolutionApplication à une image de faible résolution

Suivant un algorithme simplifiéSuivant un algorithme simplifié

Compression - décompressionCompression - décompression

Compression et décompressionCompression et décompression

Avantages / InconvénientsAvantages / Inconvénients

Analyse des pertesAnalyse des pertes






Exemple de compressionExemple de compression

Lossy Last week, the weather was mostly sunny 33 characters (18%)

Lossless

1 Mon2 3 41 Tues2 3 41 Wednes2 3 41 Thurs2 3 51 Fri2 3 41 Satur2 3 41 Sun2 3 4

Lookup table1 = On 2 = day3 = the weather was4 = sunny5 = rainy

57+39 = 96 characters

(50%)

Original

On Monday the weather was sunnyOn Tuesday the weather was sunnyOn Wednesday the weather was sunnyOn Thursday the weather was rainyOn Friday the weather was sunnyOn Saturday the weather was sunnyOn Sunday the weather was sunny

190 characters

(100%)

NIKON - Roland Serbielle









Sciences et œuvres d’artSciences et œuvres d’artPhotographie et cinémaPhotographie et cinéma





Photographie et cinémaPhotographie et cinéma


ObjectifObjectif : animer une maquette numérique : animer une maquette numérique

SolidWorksSolidWorksMaquette fournieMaquette fournie

MoyensMoyens : :

Images de synthèseImages de synthèse





Images de synthèseImages de synthèse

SynthèseSynthèse : Difficultés des images de : Difficultés des images de synthèse :synthèse :o Modélisation de la lumièreModélisation de la lumièreo Gestion des interférences entre objetsGestion des interférences entre objets


Pour aller plus loinPour aller plus loin : application de : application de textures, ombrages, gestion des lois textures, ombrages, gestion des lois physiques (chocs, déformations, …)physiques (chocs, déformations, …)

Utilisation de logiciels pro (3DS max)Utilisation de logiciels pro (3DS max)

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