Laboratoire · Cycle 3, cycle 4 (technologie, physique-chimie), seconde

Laboratoire mécanique virtuel

Construire des machines, régler chaque pièce au millimètre et observer les lois de la physique en temps réel.

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Accessible dans l’espace élève après création d’un compte parent gratuit (9 à 15 ans (et au-delà)).

Le laboratoire mécanique de Galilora est un établi de physique 2D dans le navigateur. L’élève y pose des solides (rectangles, cercles, sols), les relie par des pivots, des axes et des ressorts, ajoute des moteurs et des engrenages, puis lance la simulation : gravité, frottements, couples moteurs et forces élastiques agissent comme sur une vraie maquette. Chaque pièce se règle par ses propriétés réelles — masse, raideur en N/m, vitesse en tr/min, couple en N·m, dents d’un engrenage.

Les engrenages en prise sont reconnus automatiquement : la vue cinématique affiche le rapport de transmission, le sens de rotation et la vitesse de sortie, ce qui transforme un cours sur les transmissions de mouvement en manipulation directe. Les ressorts permettent d’étudier oscillations, amortissement et résonance (table vibrante, bâtiments à étages) ; les cames, barillets et bras de catapulte montrent comment une rotation continue devient un mouvement séquencé.

Un atelier Python s’ouvre en écran partagé à côté de la scène : quelques lignes (scene.vider(), sol(), engrenage(dents=24), pivot(), ressort(), mecanique.engrener()) construisent un mécanisme complet, le mesurent (mecanique.rapport(), mecanique.vitesse_sortie()) et l’animent. Un wiki intégré de 71 fiches (engrenages, ressorts, liaisons, moteurs, mesures, API Python, tutoriels) accompagne la découverte.

Concepts scientifiques abordés

Gravité, chute et collisions
Transmission de mouvement : engrenages, rapport de transmission, sens de rotation
Rotation : pivots, axes, moteurs (vitesse, couple, butées angulaires)
Élasticité : ressorts, raideur, oscillations, amortissement, résonance
Mécanismes : came, bielle-manivelle, barillet, levier, catapulte
Mesures : longueurs, vitesses, périodes

Ce que permet le laboratoire

Scène physique 2D interactive avec grille, zoom et sélection
Objets : rectangles, cercles, sols, engrenages ; liaisons : pivots, axes, ressorts ; moteurs réglables
Vue cinématique des trains d’engrenages (rapport, vitesse de sortie)
Atelier Python intégré (éditeur CodeMirror, exécution dans le navigateur, console)
Exemples chargeables en un clic : train d’engrenages, moto à suspension, séisme, catapulte
Wiki intégré : fiches « Explication / Manipulation / Observation » et référence de l’API
Projets sauvegardés dans l’espace de l’enfant

Intérêt pédagogique

Approche par manipulation : l’élève construit, règle, mesure, puis explique
Grandeurs physiques réelles (N/m, tr/min, N·m) plutôt que des curseurs abstraits
Pont vers la programmation : le même mécanisme se construit à la souris ou en Python
Adapté au programme de technologie (transmission et transformation de mouvement) et de physique (forces, oscillations)

Exemples prêts à charger

Train d’engrenages
Quatre roues de 12, 24, 18 et 36 dents ; lecture du rapport (3) et de la vitesse de sortie.
Catapulte automatique
Came en escargot, ressort de rappel et barillet : une rotation continue produit des tirs séquencés, sans électronique.
Séisme sur table vibrante
Bielle-manivelle, plateau roulant et deux bâtiments de raideurs différentes pour comparer déformation et résonance.
Moto à suspension
Châssis, bras oscillants, ressorts et roues motorisées générés par un script Python, sur une piste à bosses.