Modélisation multiphysique

La modélisation multiphysique est une étape charnière où l'étudiant apprend à représenter un système complexe par un modèle mathématique ou numérique. En utilisant des outils à paramètres localisés (comme MATLAB/Simulink ou OpenModelica), les élèves simulent le comportement d'un système en interconnectant des blocs représentant différents domaines physiques (électrique, mécanique, thermique).

Programmes OfficielsCompétence B1 - Identifier et caractériser les grandeurs physiquesCompétence B2 - Proposer ou justifier un modèle

30–100 minBinômes → Classe entière3 activités

Activité 01

Cercle de recherche100 min · Petits groupes

Cercle de recherche: Construction d'un modèle

Les groupes reçoivent un schéma structurel d'un système simple (ex: bouilloire). Ils doivent identifier les blocs fonctionnels nécessaires dans le logiciel de simulation et paramétrer les constantes physiques (résistance, masse d'eau) pour retrouver la courbe de température réelle.

Comment représenter un système complexe par un modèle ?

AnalyserÉvaluerCréerAutogestionConscience de soi

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Activité 02

Débat formel45 min · Classe entière

Débat formel: Modèle vs Réalité

Après une simulation, la classe débat sur les limites du modèle. Pourquoi la courbe simulée est-elle 'parfaite' alors que la mesure fluctue ? Les élèves listent les phénomènes négligés (frottements non linéaires, pertes thermiques) pour comprendre la notion de validité d'un modèle.

Quelles sont les limites du modèle choisi ?

AnalyserÉvaluerCréerAutogestionPrise de décision

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Activité 03

Penser-Partager-Présenter30 min · Binômes

Penser-Partager-Présenter: Analyse de paramètres

Chaque élève modifie un paramètre unique dans un modèle pré-établi (ex: changer la masse d'un drone). Ils prédisent l'impact sur l'autonomie, vérifient par simulation, puis expliquent le résultat à leur partenaire.

Comment paramétrer les blocs de simulation ?

ComprendreAppliquerAnalyserConscience de soiCompétences relationnelles

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Modèles

Modèles qui complètent ces activités de Sciences de l'ingénieur

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Quelques notes pour enseigner cette unité

Attention à ces idées reçues

Croire que le modèle est une copie exacte de la réalité.
Les élèves pensent souvent qu'une simulation ne peut pas se tromper. Il faut leur montrer que le modèle est une simplification volontaire et que sa précision dépend des hypothèses de départ. La confrontation réel/simulation est le meilleur moyen de corriger cette idée.
Penser qu'un modèle complexe est toujours meilleur qu'un modèle simple.
Un modèle trop complexe peut être difficile à paramétrer et lent à simuler. On enseigne aux élèves à choisir le niveau de détail juste nécessaire pour répondre à une exigence précise du cahier des charges.

Méthodes utilisées dans ce dossier

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Simulation des flux d'information

Modélisation du traitement de l'information par des algorithmes et des diagrammes d'états.

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