« Graphique de science »

Une macro pour Excel 7 (ou +)

Introduction:

Après avoir habilité nos étudiants de sciences de la nature à tracer et à analyser des graphiques (manuellement) de façon traditionnelle, en tenant compte des domaines d’incertitude, nous leur enseignons comment utiliser au maximum les possibilités offertes par le chiffrier Excel.

Ces étapes franchies, il n’en demeure pas moins que la tâche demeure fastidieuse puisque l’outil, quoique très versatile, n’est pas spécialisé. L’étudiant de science doit faire, dans ses rapports de laboratoire, plusieurs graphiques de type « Nuage de points » avec les domaines d’incertitude « barres d'erreur ». Qu'il s'agisse d'un graphique avec échelles linéaire(s) et/ou logarithmique(s), si la courbe de tendance est une droite, il doit en faire l'analyse, c'est-à-dire tracer les droites de pentes minimum et maximum, puis calculer les paramètres de l'équation et leurs incertitudes et, enfin, les inscrire dans un bloc de texte à même le graphique. La macro « Graphique de science » facilite leur tâche en faisant tout cela pour eux. Par cette économie de temps et de travail, l’étudiant peut consacrer plus de temps à l’analyse des phénomènes étudiés durant ses laboratoires. La macro allège l’aspect fastidieux du travail.

La macro calcule les incertitudes sur la pente et sur l'ordonnée à l'origine en utilisant la méthode expliquée dans le "Guide des Sciences expérimentales" de Boisclair et Pagé (ERPI).

Installation:

L’usager doit d'abord télécharger le fichier disponible sur le site de l'auteur (http://www.colvir.net/prof/pierre.morin/), tout se trouve dans le fichier compressé: « macrophy.zip » qui comporte le document Word que vous êtes en train de parcourir: « graphsci.doc » ainsi que la version juillet 2005 de la macro complémentaire elle-même: « grphju05.xla ». Si l’utilisateur le préfère, il peut télécharger le dernier fichier sans avoir à le décompresser, quitte à consulter le fichier d’accompagnement sur le site même.

Pour l'installer, ouvrez Excel 7 (ou +) et choisissez, dans le menu Outils, « Macro complémentaire... » cliquez ensuite « Parcourir », pour sélectionner le fichier « grphju05.xla ». Vous pouvez l’ajouter à la bibliothèque des macros complémentaires à moins que vous n'ayez pas le droit d'enregistrer dans ce dossier. La macro complémentaire « Graphique de science » apparaîtra alors parmi les macros complémentaires disponibles. Assurez-vous que la case qui active la macro est cochée avant de fermer la boîte de dialogue.

Un nouveau choix: « Graphique de science » sera alors ajouté au menu Outils.

Fonctionnement:

Quand vous faites le choix « Graphique de science » du menu Outils, la boîte de dialogue suivante apparaît alors à l'écran. Si vous aviez auparavant sélectionné les cellules contenant les différentes valeurs des abscisses, la plage sélectionnée apparaîtra alors dans la zone de modification correspondante.

Il faut alors faire apparaître dans les zones de modification appropriées les définitions des plages (les abscisses, les ordonnées et s'il y a lieu, les incertitudes de celles-ci); une façon simple de le faire est de cliquer dans la zone de modification et d'aller sélectionner la plage correspondante dans la feuille de calcul. Les zones prévues pour les plages des incertitudes sont activées que si le bouton d'option correspondant a été choisi. Si les incertitudes sont des valeurs absolues constantes ou des pourcentages constants, vous cliquez le bouton d'option correspondant et vous inscrivez leurs valeurs dans les zones de texte prévues à cet effet à la droite des boutons d'option.

Vous cochez ensuite les différentes cases selon vos désirs:

-échelle des x logarithmique

-si l'axe des x est logarithmique, vous pouvez exiger que l'axe des y coupe l'axe des x à 1.

-échelle des y logarithmique

-marques des points (par défaut, aucune marque des points n'est utilisée (les barres d'erreur suffisent); on choisit des marques (+) pour les points s'il n'y a pas d'incertitude.

-quadrillage principal

-quadrillage secondaire

-prospective et rétrospective pour que les droites soient prolongées au delà des points

-analyse de la droite si on veut une droite comme courbe de tendance ainsi que le tracé des droites de pentes extrêmes et le bloc de texte donnant l'équation, ses paramètres et leurs incertitudes; (si vous ne cochez pas cette case, la boîte de dialogue courbe de tendance apparaîtra après avoir cliqué OK.)

-Désactive mise ne page pour que les instructions de mise en page (qui prennent beaucoup de temps) soient ignorées (de plus, si vous n’avez pas d’imprimante installée, ces instructions risquent de planter l’ordinateur).

-Barres d’erreur Excel si on veut des barres d’erreur.

-Rectangles d’incertitude si on veut des rectangles d’incertitude.

-Marques des points si on veut des marques des points (cette option est ignorée, si on demande aussi des barres d’erreur)

Vous cliquez finalement OK et après quelques secondes le graphique apparaît.

Remarques sur les équations:

Si l'analyse de la droite est demandée, la forme de l'équation qui apparaîtra dépendra des choix d'échelles:

-les deux axes sont linéaires: y = b + m x

-les deux axes sont logarithmiques: y = b x ^m (log y = log b + m log x)

-seul l'axe des y est logarithmique: y = b e ^{m x} (log_e y = log_e b + m x)

-seul l'axe des x est logarithmique: y = b + m ln x

Dans le troisième cas, si on préfère la forme: y = b c ^x (log y = log b + (log c) x), il est alors facile de calculer "c" et son incertitude "dc": c = e ^m, et donc, dc = e ^m dm

Attention, les échelles logarithmiques ne tolèrent pas de valeurs négatives.

Oups, il y a une erreur!:

Si vous faites une erreur en utilisant la macro, ce message "Oups, il y a une erreur!" suivi du numéro et de la description de l'erreur peut apparaître. Recommencez en faisant plus attention. Il est possible qu'il y ait encore des bogues dans la macro. Si vous obtenez ce message d'erreur et que vous n'en trouvez pas la raison, faites m'en part par courrier électronique.

Pierre Morin, Collège Bois-de-Boulogne <pierre.morin@bdeb.qc.ca>