Fiche de préparation avant la visite

Physique du parc N3 — fiche de préparation (3e année des humanités scientifiques)

Physique du parc — niveau 3 · Version du 7 septembre 2026

Le principe

En 3e année, le programme de physique est celui de l'électricité et du magnétisme. Physique du parc N3 fait de la salle des machines du parc le laboratoire de ce programme. Les élèves lisent la puissance réelle du moteur de la Grande Roue sur son tableau électrique, avec le technicien, et la comparent au compteur du parc ; ils construisent la loi de l'induction de Faraday-Lenz sur un alternateur ouvert en salle d'atelier ; ils décodent la chaîne de commande du Carrousel (capteurs, relais, automate, arrêt d'urgence) et d'un portique d'entrée NFC/QR ; enfin ils dérivent la courbe position-temps d'une nacelle enregistrée par le parc pour en tirer vitesse et accélération instantanées. Quatre travaux pratiques, un compte rendu par station rédigé en classe.

La journée articule volontairement physique, technologie et mathématiques : le couple résistant lu sur le tableau (S1) est expliqué par la loi de Lenz (S2), le cycle du manège est décrit par un grafcet (S3), et la vitesse d'une nacelle est la dérivée de sa position (S5).

Programme de la journée (300 minutes)

Début	Durée	Station	Lieu	Modules
0:00	10 min	Arrivée, bracelets, comptage, fiches	Accueil	—
0:10	60 min	S1 — Puissance des moteurs	Grande Roue (local technique)	HS3-PHY-ELECTRICITE-PUISSANCE
1:10	60 min	S2 — Induction sur alternateur ouvert	Salle d'atelier	HS3-PHY-MAGNETISME-INDUCTION
2:10	60 min	S3 — Capteurs et automatismes	Carrousel (à l'arrêt) et portique d'entrée	HS3-TEC-AUTOMATISME-CAPTEURS
3:10	60 min	S4 — Pause déjeuner	Esplanade	—
4:10	50 min	S5 — Courbes et dérivées	Salle d'atelier	HS3-MAT-LIMITES-DERIVEES

Les stations S1 et S3 sont en zone technique : demi-groupes de 15, technicien du parc devant, animateur derrière.

Vocabulaire à installer avant la visite

Terme	Définition courte à faire copier
Puissance active P	Puissance réellement convertie en travail ou en chaleur, en watts ; P = U·I·cos φ en monophasé, P = √3·U·I·cos φ en triphasé
Facteur de puissance cos φ	Rapport entre puissance active et puissance apparente S = U·I ; vaut 1 pour une résistance, moins pour un moteur
Énergie électrique	E = P × t ; 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J ; c'est ce que compte le compteur
Rendement	η = Pmécanique / Pélectrique, sans unité, toujours inférieur à 1
Flux magnétique Φ	Φ = B · S · cos θ, en webers ; « quantité de champ » qui traverse une bobine
Loi de Faraday	e = −dΦ/dt : une variation de flux crée une tension induite
Loi de Lenz	Le courant induit s'oppose à la cause qui lui a donné naissance
Valeur efficace	U_eff = U_crête/√2 pour une sinusoïde ; c'est ce que lit un voltmètre alternatif
Capteur, actionneur, automate, relais	Ce qui mesure, ce qui agit, ce qui décide, ce qui commute une puissance à partir d'une commande
Grafcet	Diagramme étapes / transitions qui décrit un cycle automatisé
Dérivée	Limite du taux de variation Δh/Δt quand Δt tend vers 0 ; la vitesse est la dérivée de la position

Prérequis à travailler (trois séances de 50 minutes)

Puissance électrique. P = U·I en continu ; P = U·I·cos φ en alternatif monophasé ; P = √3·U·I·cos φ en triphasé ; E = P·t ; conversions J, kJ, kWh. Exercice : une ampoule LED de 10 W allumée 8 heures consomme 0,08 kWh ; un moteur de 15 kW pendant 5 minutes consomme 1,25 kWh.
Induction. Flux Φ = B·S·cos θ ; loi de Faraday e = −dΦ/dt ; loi de Lenz. Les élèves doivent prédire que la tension induite double si la vitesse de rotation double, ou si le nombre de spires double.
Dérivée. Définition par le taux de variation ; dérivées de sin et cos ; enchaînement position → vitesse → accélération. Préparer les élèves à dériver h(t) = H − R·cos(ωt).
Automatisme. Vocabulaire capteur / actionneur / automate / relais ; lecture d'un grafcet simple à deux étapes et deux transitions.

Activité de classe de 20 minutes : « la manivelle qui résiste »

Objectif : faire sentir la loi de Lenz avant l'alternateur du parc.

Une dynamo de vélo (ou un petit moteur à courant continu utilisé en générateur) est reliée à une lampe par un interrupteur ouvert. Un élève tourne la manivelle : facile.
On ferme l'interrupteur : la lampe s'allume et la manivelle devient plus dure. Faire décrire la sensation par trois élèves différents.
Question : d'où vient cette résistance ? Réponse attendue : le courant induit crée un champ qui s'oppose à la rotation (Lenz). Conclusion : produire de l'électricité coûte du travail mécanique ; c'est ce que le moteur de la Grande Roue paie quand la roue est chargée.
Prédiction à noter dans le cahier pour le parc : « si je double la vitesse, la tension… ; si je double le nombre de spires, la tension… ».

Ce que l'école apporte

Un adulte pour 15 élèves (un enseignant gratuit pour 10). Enseignant de physique fortement souhaité.
Calculatrice, crayon ; chaussures fermées obligatoires (zone technique), pas de bijoux pendants ni de foulard flottant autour des rotors.
Fiche santé, gourde, casquette, repas ; une adresse électronique pour recevoir le fichier position-temps et la fiche « bilan de puissance » sous 48 heures.

Sécurité, dite aux élèves avant le départ

Zone technique (tableau de la Grande Roue, armoire du Carrousel) : demi-groupes de 15, technicien devant, animateur derrière, ligne jaune, aucun contact avec les armoires ; le technicien lit les instruments à voix haute ; aucune mesure directe par un élève sur le réseau.
Les arrêts d'urgence sont montrés, jamais actionnés. Le Carrousel est à l'arrêt pendant l'observation de sa commande ; s'il tourne pour le public, les enfants de moins de 12 ans y sont accompagnés d'un adulte et personne ne met la main dans un portique en fonctionnement.
Bancs de l'atelier en basse tension uniquement (piles, alimentations 12 V) ; cheveux attachés, manches courtes autour des rotors.
Grande Roue, si un tour d'observation est proposé : 4 passagers et 280 kg par nacelle, portes verrouillées, arrêt au-delà de 15 m/s de vent ou par orage. Toute autre consigne : selon les consignes affichées à l'attraction. Secouriste présent à l'accueil toute la journée.

Après la visite

Une leçon de suivi de 45 minutes sur le bilan de puissance du parc, un devoir surveillé sur l'induction et les dérivées à partir des données réelles, un compte rendu noté par binôme.

Sources programme : HS3-PHY-ELECTRICITE-PUISSANCE, HS3-PHY-MAGNETISME-INDUCTION, HS3-TEC-AUTOMATISME-CAPTEURS, HS3-MAT-LIMITES-DERIVEES.

Sécurité en bref

AttractionsGrande Roue (MTL50) : 4 passagers maximum et 280 kg par nacelle, 136 passagers au total ; l'opérateur verrouille chaque porte avant le départ ; on reste assis, on ne se balance pas, on ne se penche pas. Toute autre restriction : selon les consignes affichées à l'attraction.
MétéoLa Grande Roue s'arrête au-delà de 15 m/s de vent et en cas d'orage ou de forte pluie (consigne constructeur) : la station bascule sur son activité de repli et le chef d'animation reprogramme le passage.
AttractionsCarrousel : les enfants de moins de 12 ans sont accompagnés d'un adulte, ceinture attachée, on descend uniquement à l'arrêt complet ; restrictions de santé selon les consignes affichées à l'attraction.
AttractionsAutres attractions et stands : le parc n'a pas de limite de taille documentée par programme ; on applique les consignes affichées à l'attraction, lues par l'animateur avant chaque passage.
EncadrementZones techniques : observation uniquement, derrière la ligne jaune, jamais plus de 15 élèves à la fois, un technicien du parc devant et un animateur derrière ; on ne touche ni armoire, ni vérin, ni commande ; les arrêts d'urgence sont montrés, jamais actionnés.
SantéBancs électriques : tensions de sécurité uniquement (piles et alimentations 12 V), aucun branchement sur le réseau par les élèves, cheveux attachés et manches courtes autour des rotors.
EncadrementJamais un élève seul, jamais un animateur seul avec un élève hors de vue : comptage à chaque transition (départ et arrivée de station), bracelet de couleur du groupe au poignet, point de rassemblement affiché à l'accueil.
EncadrementEnfant perdu : l'animateur alerte le chef d'animation par radio (code « Kongo bleu » + couleur du groupe), le groupe reste sur place, l'accueil bloque les sorties ; on n'appelle jamais l'enfant par son nom au micro.
SantéEau à chaque station, casquette conseillée, pause à l'ombre toutes les 90 minutes ; la fiche santé de la classe (allergies, asthme, traitements) est remise au chef d'animation à l'arrivée et reste avec l'enseignant.
Premiers secoursUn secouriste et une trousse complète au poste de premiers secours de l'accueil ; blessure → le secouriste, l'enseignant est prévenu, fiche d'incident remplie avant la fin de la session ; malaise sur un manège → arrêt et déchargement par l'opérateur.
MétéoPluie ou chaleur forte : les activités d'esplanade se replient en salle d'atelier ou sous auvent ; en cas d'orage, tout le monde à l'abri jusqu'à la levée par le chef d'animation.
SantéTableau électrique de la Grande Roue : armoire ouverte uniquement par le technicien, élèves à plus d'un mètre derrière la ligne, lecture des instruments à voix haute par le technicien ; aucune mesure directe par un élève sur le réseau.
AttractionsPortique NFC et armoire du Carrousel : observation des capteurs et de l'arrêt d'urgence à l'arrêt du manège ; on ne met jamais la main dans un portique en fonctionnement.

Voir le programme Physique du parc — niveau 3

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