Librairie Python pour les sciences physiques au lycée
Installation
A partir des dépôts de PyPi
Lancer dans un terminal :
pip install physique
DĂ©pendance Ă installer :
pip install pyserialA partir de l'archive de la bibliothèque
Télécharger ici le fichier physique-x.x.whl. Les caractères x sont à remplacer par les numéros de version.
Dans une console Python dans le même répertoire que l'archive et lancer la commande suivante :
pip install physique-x.x.whl
Utilisation
Le module modelisation
Fonctions pour réaliser une modélisation d'une courbe du type y=f(x).
Fonctions disponibles
| Fonctions | Valeurs de retour | Type de fonction modélisée |
|---|---|---|
ajustement_lineaire(x, y) |
a |
y=ax​ |
ajustement_affine(x, y) |
a et b
|
y=ax+b​ |
ajustement_parabolique(x, y) |
a , b et c
|
y=a x^2+bx+c​ |
ajustement_exponentielle_croissante(x, y) |
A et tau
|
y = A*(1-exp(-x/tau)) |
ajustement_exponentielle_croissante_x0(x, y) |
A , tau et x0
|
y = A*(1-exp(-(x-x0)/tau)) |
ajustement_exponentielle_decroissante(x, y) |
A et tau
|
y = A*exp(-x/tau) |
ajustement_exponentielle_decroissante_x0(x, y) |
A , tau et x0
|
y = A*exp(-(x-x0)/tau) |
Exemple :
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from physique.modelisation import ajustement_parabolique
x = np.array([0.003,0.141,0.275,0.410,0.554,0.686,0.820,0.958,1.089,1.227,1.359,1.490,1.599,1.705,1.801])
y = np.array([0.746,0.990,1.175,1.336,1.432,1.505,1.528,1.505,1.454,1.355,1.207,1.018,0.797,0.544,0.266])
[a, b, c] = ajustement_parabolique(x, y)
print(a, b, c)
x_mod = np.linspace(0,max(x),50)
y_mod = a*x_mod**2 + b*x_mod + c
plt.plot(x_mod, y_mod, '-')
plt.plot(x, y, 'x')
plt.show()
Le module CSV
Modules d'importation de tableau de données au format CSV à partir des logiciels Aviméca3, Regavi, ...
Quelques fonctions disponibles
-
import_avimeca3_txt(fichier)ouimport_avimeca3_txt(fichier, sep=';') -
import_regavi_txt(fichier)ouimport_regavi_txt(fichier, sep=';')
Le paramètre sep (séparateur de données) est optionnel. La tabulation (sep='\t') est le séparateur par défaut.
Exemple :
import matplotlib.pyplot as plt
from physique.csv import import_avimeca3_txt
t, x, y = import_avimeca3_txt('data1_avimeca3.txt')
plt.plot(x,y,'.')
plt.xlabel('x (m)')
plt.ylabel('y (m)')
plt.grid()
plt.title("Trajectoire d'un ballon")
plt.show()Le fichier data.txt est obtenu par l'exportation de données au format CSV dans le locigiel Aviméca3.
Le module pyboard
Module d’interfaçage d'une carte microcontrôleur (PyBoard, ESP32, Micro:bit, ...) fonctionnant avec MicroPython à partir d'un ordinateur sous Python classique par le port série (USB, Bluetooth, ...) ou par le réseau.
Exécuter des instructions MicroPython dans un programme Python
from physique.pyboard import Pyboard
pyboard = Pyboard("COM3") # Port série de la carte ("/dev/ttyACM0" pour linux)
pyboard.enter_raw_repl()
pyboard.exec('import pyb') # Exécute une instruction MicroPython
pyboard.exec('pyb.LED(1).on()') # Exécute une autre instruction MicroPython
pyboard.exit_raw_repl()Ou plusieurs instructions Ă la fois :
from physique.pyboard import Pyboard
from time import sleep
pyboard = Pyboard("COM3") # Port série de la carte ("/dev/ttyACM0" pour linux)
pyboard.enter_raw_repl() # Entre dans le mode REPL
pyboard.exec(""" # Execute plusieurs instructions
from pyb import LED
led = LED(1)
""")
for i in range(10):
pyboard.exec("led.toggle()")
sleep(1)
pyboard.exit_raw_repl() # Sort du mode REPLExécuter un fichier MicroPython dans un programme Python
-
exec_file(nomFichier)Exécute un programme MicroPython sur le microcontrôleur à partir d’un fichier
.pyprésent sur l’ordinateur. -
exec_file_to_data(nomFichier)Exécute un programme MicroPython sur le microcontrôleur à partir d’un fichier
.pyprésent sur l’ordinateur. Retourne un tuple envoyé par une fonctionprint(tuple)placée dans le programme MicroPython.
Exemple :
Programme MicroPython read_adc.py pour carte PyBoard (lecture sur entrée analogique) :
from pyb import Pin, ADC
from time import sleep_ms
adc = ADC(Pin('A0')) # Broche X1 ou A0 en entrée analogique
x, y = [], [] # Tableaux vides au départ
for i in range(10): # Mesures
x.append(i)
y.append(adc.read()) # Lecture sur CAN
sleep_ms(500) # attendre 500 ms
data = x, y # Tuple de données
print(data) # Envoie des donnéesProgramme Python sur l'ordinateur dans le même répertoire que le programme MicroPython :
import matplotlib.pyplot as plt
from physique.pyboard import Pyboard
pyboard = Pyboard("COM3") # Port série de la carte ("/dev/ttyACM0" pour linux)
x, y = pyboard.exec_file_to_data("read_adc.py")
plt.plot(x,y,'r.')
plt.ylim(0,5000)
plt.show()Exécuter un script MicroPython dans un programme Python
-
exec_script(nomFichier)Exécute un script Micropython sur le microcontrôleur dans un programme Python classique.
-
exec_script_to_data(nomFichier)Exécute un script Micropython sur le microcontrôleur dans un programme Python classique. Retourne un tuple envoyé par une fonction
print(tuple)placée dans le programme Micropython.
Exemple :
Idem que l’exemple précédent mais dans un seul programme.
import matplotlib.pyplot as plt
from physique.pyboard import Pyboard
script = """
from pyb import Pin, ADC
from time import sleep_ms
adc = ADC(Pin('A0')) # Broche X1 ou A0 en entrée analogique
x, y = [], [] # Tableaux vides au départ
for i in range(10): # Mesures
x.append(i)
y.append(adc.read()) # Lecture sur CAN
sleep_ms(500) # attendre 500 ms
data = x, y # Tuple de données
print(data) # Envoie des données
"""
pyboard = Pyboard("COM3") # Port série de la carte ("/dev/ttyACM0" pour linux)
x, y = pyboard.exec_script_to_data(script)
plt.plot(x,y,'r.')
plt.ylim(0,5000)
plt.show()
