Dans mes dernières années
d'enseignement j'ai collaboré au Club Math.en.Jeans de mon
lycée, animé pardes
collègues de mathémathiques et de physique
ce club, qui appartient à une structure
nationale, se propose de faire travailler des
élèves volontaires, de toutes origines scolaires,
à partir de questions concrètes, sur des projets
nécessitant un outil mathématique, non
défini à priori et
généralement non lié au programme
scolaire.
pour en savoir plus : @https//www.mathenjeans.fr
et la charte des ateliers MATH.en.JEANS
- qui
reflète bien la pratique de mes collègues
ma collaboration a principalement
consistée à proposer des idées pour la
réalisation de maquettes ( si les maths
développent le raisonnement, elles ne donnent pas toujours
le sens pratique et la vision du real-world3D ) et
à réaliser certaines d'entre elles, principalement par
découpe laser les dernières
années
Ces réalisation m'ont
amenées à résoudre des
problèmes que je n'avais pas rencontrés
précédement, à approfondir des
bestioles que j'ai rencontrées au gré des
problèmes qui m'ont été soumis - il faut se changer les
idées lorsque le quotidien offre peu de stimulis gratifiants
Intérêts
:
Proposer des idées, des pistes de
recherche et quelques solutions pour la mise en place et le gestion de
projets
J'ai déjà
présenté sur ce site des travaux issus de ma
collaboration avec Math.en.Jeans : Espaces gonflés
Coniques
Cette famille de courbes (ellipses,
paraboles, hyperboles), que
tout lycéen a rencontré sous leur forme
algébrique, est bien plus
intéressante en partant de ses définitions
géométriques :
première
définition : une conique est la section
d'un cône par un plan ne passant pas par le
sommet. Le type de la courbe dépend de l'angle
d’inclinaison du plan de coupe avec l’axe du
cône :
si cet angle d'inclinaison est
inférieur à l'angle d'ouverture (angle
formé par l'axe du cône et une
génératrice), l'intersection est une
hyperbole
si cet angle d'inclinaison est
égal à l'angle d'ouverture du cône,
l'intersection est une parabole
si cet angle d'inclinaison est
supérieur à l'angle d'ouverture du
cône, l'intersection est une ellipse
dans le cas maximal où
l'angle d'inclinaison du plan de coupe est droit, cette ellipse est un
cercle.
deuxième
définition : soit un point fixe (appelé foyer F) et une droite
fixe (appelées
directrice (D)),
on appelle conique le lieu des points M dont le rapport
des distances (appelé excentricité
e ≽ 0) est constant : en
tout point de la conique , distance (F,M) = e . distance
normale (M,(D)). L'excenticité e définit la forme
de la conique :
Si e > 1 on obtient une courbe
possédant deux branches symétriques par rapport
au point d'intersection de leurs asymptotes communes ( hyperbole ).
Si e = 1, on obtient une courbe ouverte
et infinie ( parabole
).
Si e
< 1, on obtient une courbe
fermée et bornée ( ellipse ).
si e = 0, on a un cercle
en 1822, Dandelin a relié entre elles
ces deux définitions, en montrant que pour une section
conique d'un cône de révolution par un plan, il
existe une ou deux sphères ( parabole ou ellipse & hyperboles)
à la fois tangentes au cône et au plan de la
conique :
les points de tangence des deux
sphères au plan sont les foyers de la conique
les directrices de la conique sont les
intersections du plan de la conique avec les plans contenant les
cercles de tangences des sphères avec le cône.
2 fichiers, sous SolidWorks 2010
et Excel 2003
explorent ces 2 définitions
géométriques des coniques
les courbes obtenues peuvent être
transférées (
Excel ) ou copiées ( SolidWorks ) dans
un projet SolidWorks
elles complètent les courbes Ellipse et Parabole de SW
Hélice spiralo-elliptique
Pour tester un algorithme de pilotage de robot
à fils, j'ai eu besion d'une courbe variable en tout segment
: il en a résulté ce composite
mathématique sous Excel qui permet de créer des
hélices :
avec base circulaire ou elliptique
démarrant en un point quelconque de la
base
avec pas axial constant ou variable, avec variation
algébrique ou logarithmique
avec pas radial nul ( hélice "cylindrique"
) ou variable ( spirale ), avec
variation algébrique ou logarithmique
Il est facile de caculer une courbe dans un
repère canonique, plus compliqué de
l'insérer dans un repère quelconque sous
SolidWorks, qui ne
reconnait que son repère absolu
ce fichier Excel permet
de déplacer et faire tourner
n'importe quelle courbe dans un espace
3D