Projet

La loi de Coulomb

 

Auteur :   Simon Vézina (svezina@cmaisonneuve.qc.ca)

               Département de physique

               Collège de Maisonneuve

 

Description du sujet

 

En physique électrique, on étudie l'interaction de la force électrique entre deux sphères uniformément chargées grâce à loi de Coulomb. Lorsqu'une charge Q applique une force Fe sur une charge q, le module de la force électrique prend la forme de l'expression

 

 

Dans le cadre de ce laboratoire de programmation, vous aurez à programmer l'expression vectorielle de la loi de Coulomb. Dans cette expression, on y précise la position vectorielle de la charge Q et la position vectorielle de la charge q ce qui permet d'obtenir un équation précisant à la fois le module de la force, l'orientation de celle-ci ainsi que de son sens (attraction ou répulsion). Ainsi, vous aurez à programmer la loi de Coulomb vectorielle

 

 

Dans le cadre de ce projet, l'application SIMCoulomb a été développée dans le langage JAVA afin calculer à l'aide du principe de superposition la force électrique qu'un système de particules chargées applique sur une particule chargée quelconque. Cette application à caractère pédagogique a été conçue pour accompagner un étudiant voulant implémenter les outils mathématiques lui permettant d'atteindre ce but.

 

Pour avoir accès à l'ensemble des fonctionnalités de l'application SIMCoulomb, la réalisation de ce projet sera nécessaire. Il est possible d'obtenir l'application dans son intégralité sous certaines conditions (contactez svezina@cmaisonneuve.qc.ca pour plus de détail).

 

 

Description du projet

 

Le projet consiste à faire des liens entre l'informatique, les mathématiques et de la physique par l'étude de la loi de Coulomb.  Voici une liste abrégée de quelques contributions disciplinaires :

 

Informatique Physique Mathématique
Implémenter des opérations mathématiques dans une classe représentant un vecteur en trois dimensions.

Vérifier la qualité de son implémentation grâce aux tests unitaires JUnit Test de JAVA.

Apprendre à manipuler un objet immuable dans un programme informatique permettant de réaliser du calcul scientifique comme le calcul de la loi de Coulomb.
Approfondir la notion de représentation vectorielle de la loi de Coulomb.

• Vérifier quelques propriétés physiques en lien avec la loi de Coulomb sur un très grand nombre de particules chargées.
• Appliquer la notion de vecteur en trois dimensions.

• Appliquer les opérations mathématiques vectorielles tel que l'addition, la soustraction et la multiplication d'un vecteur par un scalaire

• Calculer le module d'un vecteur à trois dimensions.

 

Ainsi, le projet consistera à

(1) implémenter dans un programme en JAVA des opérations mathématique permettant de définir en informatique le concept de vecteur,

(2) utiliser des objets de type vecteur pour appliquer la loi de Coulomb et

(3) appliquer le principe de superposition pour évaluer la force électrique entre plusieurs charges électriques.

 

Compléter le laboratoire redonnera la grande majorité des fonctionnalités au programme SIMCoulomb.

 

 

Documentation du projet

 

Pour réaliser ce projet, il est important de se documenter sur le sujet de la loi de Coulomb. À partir des notes de cours disponible ici-bas, une lecture permet de force électrique et aux tâches à réaliser lors du laboratoire.

               

Référence :   Note de cours en lien avec la réalisation du projet (La loi de Coulomb).

                    Note de cours rédigée par Simon Vézina, Collège de Maisonneuve

 

Lien

Titre

MAT - Chapitre 2.1 Les vecteurs
NYB XXI - Chapitre 1.1a La charge électrique
NYB XXI - Chapitre 1.2 La loi de Coulomb

 

Réalisation du projet : La loi de Coulomb

version : 1.1

 

La réalisation de ce projet se fera lors d'une activité de laboratoire informatique. Pour ce faire, il faudra réaliser l'installation d'une plateforme de développement JAVA, télécharger le code source en lien avec le laboratoire.

 

Initialement, le programme ne fait qu'afficher le nombre de particules qui sera traité par l'application. À la fin du laboratoire, le programme sera en mesure de calculer la force électrique entre un très grand nombre de particules.

 

Installation de la plateforme de développement JAVA 

Voici les liens vous permettant de télécharger l'environnement de développement JAVA :

• Installation de la plateforme JDK :     http://docs.oracle.com/javase/7/docs/webnotes/install/windows/jdk-installation-windows.html 
• Installation du logiciel de développement Eclipse : https://eclipse.org/downloads/ 

 

Laboratoire : La loi de Coulomb

Le laboratoire consiste à construire implémenter des méthodes mathématiques en lien avec les vecteurs, utiliser les vecteurs pour évaluer la loi de Coulomb et vérifier certaines propriétés physiques en lien avec la force électrique.

 

• Pré requis : Avoir des connaissances sur la loi de Coulomb.
Avoir des connaissance de base en JAVA
• Lecture préalable : Chapitre 1.1a et 1.2
• Prélaboratoire : Prelaboratoire-Coulomb.pdf
• Document de laboratoire : Laboratoire-Coulomb.pdf
• Rapport de laboratoire : Rapport-Coulomb.pdf
• Projet Java (code source) : SIM-Coulomb.zip
• Javadoc (en HTML) :  En construction ...

 

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Dernière mise à jour : 2017-09-20