Les origines
En 1981, le Rallye mathématique d'Alsace, dans une épreuve préparatoire, dite par correspondance, proposait, le sujet suivant :
"Si l'on charge, à refus, avec du sable, une plate-forme horizontale qui a des bords rectilignes, la tas de sable obtenu n'a que des faces planes dont l'angle avec le plan horizontal est constant. Le dessin ci-contre est le plan d'une plate-forme rectangulaire, percée d'un trou carré (voir figure 1). Représenter à l'échelle 1/100e et vue d'en haut, cette plate-forme supposée horizontale et chargée de sable"
Le corrigé proposait le dessin suivant (voir figure 2) .
Figure 1 Figure 2
La solution proposée est correcte si l'on considère
des intersections de plans. Mais alors elle ne correspond plus à la
réalité d'un tas de sable. En effet aux quatre coins du trou
vont apparaître des portions de cône.
Monsieur Roger ISS, responsable du Rallye, et, à l'époque, professeur
en Mathématiques Spéciales au lycée Kléber de
Strasbourg, intrigué par la question, publia alors une remarquable
étude des tas de sable. Elle parut en quatre articles édités
dans l'Ouvert, journal de l'A.P.M.E.P. d'Alsace et de l'I.R.E.M. de Strasbourg
(voir références).
Historique
2000-2001 : Premières recherches sur les Tas de Sable par le Club Scientifique du lycéee Lavoisier de Mulhouse.
Avril 2001 : Création d un cdrom et d un fascicule présentant les résultats trouvés.
Mai 2001 : Premier prix à Exposcience Alsace
Juin 2001 : Présentation à Colmar (APMEP) et Strasbourg (IREM)
Juillet 2001 : Participation à Exposcience Internationale à Grenoble.
2001-2002 : Création , dans le cadre des TPE, option SI, d un site Internet sur les Tas de Sable.
Octobre 2001 : Présentation à la Fête de la Science à Paris, à l invitation de la Société Française de Physique
Juillet 2002 : Participation à Exposcience Européenne à Bratislava, deuxième prix de physique.
Juillet 2002 : Article, coécrit avec un élève, dans la Gazette des Mathématiciens, revue de la Société Mathématique de France.
2002-2003 : Poursuite des recherches sur les Tas de Sable
et maintenance du site Internet
Janvier 2003 : Article dans Repères,
revue des IREM.
Juillet 2003 : Exposcience Internationale à Moscou
Octobre 2004 : Présentation aux journées nationales à Orléans (APMEP)
Octobre 2005 : Présentation aux journées nationales à Caen (APMEP)
Mars 2006 : Présentation à l'APMEP Lorraine
Juin 2006 : Présentation à l'Assemblée Internationnale de Maths Sans Frontière
Octobre 2006 : Présentation aux journées nationales à Clermond-Ferrand (APMEP)
Le club scientifique
Au début de l'année 2000/2001 le Club Scientifique du lycée Lavoisier était
composé de 5 élèves de terminale S quand on leur a posé la question :
"
Qu'obtient-on quand on verse du sable sur une plaque ? ". Ces 5 élèves
ont d'abord étudié la sous question des plaques convexes durant le premier
trimestre. Pour le second trimestre 2 nouvelles recrues se sont rajoutés au
Club dans le cadre des TPE de première. Ils se sont chargés de modéliser les
tas de sable en 3D grâce au logiciel Solidworks. A la fin du second trimestre
Mr Jamm (Professeur de maths qui s'occupe du Club Scientifique) nous a
proposé de participer au concours Expo science Alsace. Pour cette exposition
nous avons créé un CD-Rom contenant des images animées et des séquences vidéos.
Nous sommes arrivés premiers, ce qui nous a permis d'être sélectionnés pour
Expo science Internationale (qui avait lieu cette année a Grenoble). Nous
avons donc représentés la région Alsace lors de cette exposition, qui regroupait
3000 jeunes de 62 pays. Pendant l'année 2001/2002 il ne restait plus que deux
membre de la " communauté des tas de sable " au lycée (les autres
ayant continué leurs études). Mais nous avons eut l'occasion de nous retrouver
pendant la " fête de la science " se déroulant a Paris, au ministère
de la recherche. L'idée des tas de sable fonctionne toujours grâce a de nouveaux
TPE (site Internet et animation 3D …etc…)
Les expositions
Expo science Internationale Grenoble, juillet 2001 Arrivée du club scientifique à Grenoble. Mr Iss, le "père" des tas de sable. |
Fête de la science Paris, octobre 2001 |
Expo science Européenne Bratislava juillet 2002 Avec Diana, notre guide Slovaque Remise du prix de physique au club scientifique. | Expo science Internationale Moscou, juillet 2003 Avec Christina, notre guide moscovite |
Portes ouvertes Lycée Lavoisier Mulhouse, mars 2005 |
Florilège de questions posées à Exposcience :
La question qui tue :
" A quoi ça sert ? "
La question la plus renversante :
" Si l'on met la plaque à l'envers, est-ce que la forme du tas de sable sera la même ? "
La question à ne pas poser :
"Quel est le volume de vos tas de sable ?"
La question la plus glissante :
" Si l'on incline la plaque, que se passe-t-il ? "
La question la plus dans le mille :
" Comment démontrez-vous, le résultat sur l'orientation de l'arête faîtière dans le cas du quadrilatère ? " (Seule démonstration absente du fascicule)
La question la plus dangereuse :
" Que se passe-t-il si la plaque est électrifiée, et que le tas se construit dans un champ électrique, ou électromagnétique ? " (A été expérimenté, résultat surprenant)
La question la plus pertinente : (Fête de la Science 2001 à Paris)
" Avec cette plaque les deux sommets ne sont pas à l’aplomb des centres des cercles;
donc la pente du tas de sable n’est pas constante. "
( Plus tard nous avons découvert
que c’était vrai )