Brevet FR2633082A1 — publié le 19891222

La presente invention concerne une structure permettant unevisualisation spatiale de lensemble des grandeurs mecaniques du systeme international ainsi que de leurs uniters et de leurs symboles Cette invention a avant tout un objectif pedagogique. Elle s adresse aux @@ceens aux etudiants. ainsi qu@a toutes les personnes interessèes de pres ou de loin par la physique. Actuellement. I ensemble des grandeurs mecaniques sont reliees entre clles par des formules. souvent abstraites et difficiles à mémoriser. Le dispositif selon l'invention permet de visualiser grâce a une structure spatiale, 1 ensemble des grandeurs mécaniques du systeme lnternatlonal ainsi que leurs unites et leurs symboles l,a structure en trois dimensions se compose de trois axes. L'axe vertical matérialisant l'axe des longueurs. l'ase des profondeurs materialisant la masse, et l'axe horizontal materialisant le temps. Ces trois axes formant un repere orthonormé dont lorigine correspond aux grandeurs sans unites. Ces trois axes sont gradues cn puissance dc l'unite de base dc l'ase (pour I'axc des temps, les graduations sont ...... s-2, s-l ,O ,s ,s2 ). Ce reperde ainsi défini, une structure composee de tiges et de boules cadrille l'espace dans ces trois dimensions Les boules etant places aux intersections des axes. L'objet a la forme d'une macro molécule cubique. Sur chaque boule de la macro molecule" ainsi constituee. est indique (quand il il exisle) le symbole de la grandeur mecanique, le symbole de son unité. Au dos de cette boule est indique en toutes lettres le nom de la grandeur mécanique. La situation de la boule par rapport au zero dc la structure permet de convertir l'unité en fonction du temps, de la longueur, et de la masse (systeme LMT). Selon une variante, une autre "macro molécule" pourrait permettre de visualiser dans J espace l ensemble des grandeurs electriques. Un dessin annexé illustre l'invention: La figure 1 - représente le dispositif selon l'invention. Le dispositif representè sur la figure í comporte une boule (0.0.0) matérialisant lorigine de la structure et donc les grandeurs mécaniques sans unite (L M T ). Par cette boule passe une tige borizontale (T) materialisant l'axe des temps, une tige verticale (L) matérialisant l'axe des longueurs et une tige des profondeurs (M) matérialisant l'axe des masses. Ces trois axes définissent un repére orthonormé. On note x,y,z les coordonnees d'une boule dans le repère LMT. Les repéres des boules correspondant à leurs coordonnées dans le repère LMT. La tige (L.1.0) paralléle à l'axe des longueurs passe par toutes les boules (x.1.0). notamment par la boule (0.1.0). La tige (T.2.1) parallele à l'axe des temps passe par toutes les boules (2.1.z), notamment par la boule (2.1.1). La tige i parallele a ! aXe des masses passe par toutes les boules 0.y.1 . et notamment la boule 10.-1.11. De nombreuses tiges (T.x.y) paralleles a la tige (T), (L y z) paralleles a la tige (L) et (M.x z) paralleles a la tige (M) cadrillent I espace ainsi defini. Les valeurs de x.v . y.z ou x.z correspondent aux deux coordonnees quirestent constantes pour @ensemble des boules placees sur la tige en question. Toutes de ces tiges sont espacees d'une distance constante formant une structure reguliere.A I intersection des tiges sont disposces dcs boules (x.y.z) materialisant un point dc l'espace defini par des puissances de L. de M. et de T @ systeme LMT). La boule @0.0.1 'sur! aie 1Tz materialise la grandeur "Temps , definie par sa position L@M@@@ @ Sur cette boule est Inscrit un t (symbole de la grandeur mecanique ie temps @ et en dessous uns (symbole de l'unite de cette meme grandeur mecanique: la seconde@. Au dos de cette boule est inscrit en toute lettre le nom de la grandeur physique Temps.De méme, la boule (1.0.0) materialise la grandeur Longueur. definie par sa position (LM T ). La boule (0.1.0) materialise la masse definie par sa position (L MT ), L'axe des temps (Ti est gradue en puissance de la seconde (........s-2, s-1, 0, s, s2............). L'axe des longueurs (L) est gradue en puissance du metre (.. ......m-2, m-1, 0, m, m2. .!. L axe des masse IM! est gradué en puissance de kilogramme (.. . .......kg-2, kg-1. 0. kg. kg2...............). La boule (3.1.-3) se trouve à l'intersection des tiges (T.3.1), (L.1.-3) et (M.3.-3). Cette structure peut s etendre a l'infini selon les trois directions définies précédemment. Une boule quelconque (x.y.z) dans la structure s exprime par sa localisation en fonction de L.M et T ( ici on obtient L M T ); Les puissances de ces entites correspondant aus coordonees cartésiennes de cette méme boule. Cette boule se trouve a l'intersection des tiges (T.x.y). (L.y.z). et (M.x.z). Sur cette boule est indique 1quand il existe le symbole de la grandeur mecanique. Le symbole de son unité est inscrit sur la boule que lorsque celui differe d une combinaison des unités de base (m s@ kg). Par contre, ces trois symboles eus, sont inscrit sur les boules correspondantes. Au dos de cette boule est indique en toute lettres le nom de la grandeur mecanique. La tige (T.3.1) @ parallele à l'axe des temps relie l'ensemble des boules (3.1.z) materialisant des grandeurs dont leur expression dans le systéme LMT s expriment par L M T Le dispositif selon l'invention est particulierement destine a l'enseignement. Plusieurs versions de ce produit sont envisagées. Une structure relativement volumineuse sera realisée pour les lycees d'enseignement ou les ecoles. Des versions plus petites, mais aussi plus esthétiques seront fabriquees pour le grand public avec des boules en bois blanc. ou en buis pour les modèles de luxe. REVENDICATIONS l'Dispositif permettant une visualisation spatiale dé lonsemble des grandeurs mecaniques du systeme international ainsi que de leurs unites et de leurs symboles caracterise en ce qu'il comporte une boule (0.0.0) materialisant lorigine de la structure (grandeurs sans unites@ traversee par une tige (T) materialisant l'axe des temps. par une tige (L) matérialisant i ase de longueurs. par une tige (M) materialisanl laxe des masses. et compose de tiges (T.x.y.) paralleles a la tige (T), de tiges (L.y.z) paralleles a la tige (L). de tiges (M.x.z) paralleles a la tige (M) formant un cadrillage de i espace Ct aux-intersections desquelles se trouvent des boules matcrialisant une grandeur mecanique. 2 1 Dispositif selon la revendication 1 caracterise en ce que les tiges (T). (L) et (M) forment un repère orthonormé. 3 l Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caracterise en ce que la structure se compose de tiges (T.x.yJ paralleles a la tige Iii. de tiges (L.y.z.) paralleles a la tige (L). de tiges (M.x.z) parallèles à la tige í nu @ formant une structure cubique rigide. 4 ≈Dispositif selon J une quelconque des revendicattons precedentes caraclerise en ce que la structure se compose de nombreuses boules ix.y.z'i placees aux inlersections des tiges et définissant un point de l'espace pouvant s exprime en fonction des unites de bases (Système LMT). Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes caractérise en ce que sur chaque boule est représente (quand il existe) le - symbole de la grandeur mecanique, le symbole de son unite, et au dos de cette boule, en toute lettres, le nom de la grandeur mecanique