Cours de Physique expérimentale





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Récréations Scientifiques
"Le fait de laisser les gens dans l'ignorance des premiers éléments de la Physique… explique pourquoi l'on rencontre tant de personnes bien nées, à qui la nature et la fortune ont permis une éducation complète, livrés cependant à toutes les erreurs populaires, préoccupés des craintes les plus ridicules, susceptibles de tout le faux merveilleux et de toutes les charlataneries dont on voudra se servir pour les tromper."
Abbé Nollet, préface de son Cours de Physique expérimentale


  1. Principaux auteurs et ouvrages de vulgarisation :


Faire comprendre la science au grand public :

La vulgarisation universelle de la science. À l’évidence, quiconque vit dans une société orientée vers la science et la technologie a intérêt à mieux les comprendre et à mieux apprécier leur rôle. Plus les citoyens sont informés, plus ils sont capables de se frayer un chemin dans la société de plus en plus complexe où ils vivent. Et dans toute société démocratique, les citoyens ont le droit de peser sur les décisions relatives à toutes sortes de questions les concernant. La science en fait partie, aussi est-il parfaitement légitime qu’ils puissent également influer sur les décisions prises dans ce domaine. Si le grand public veut avoir son mot à dire dans ces décisions, il doit donc avoir une idée des sciences dont il contribuera à déterminer l’avenir. Un public familiarisé avec la science est un public responsabilisé, et un public éclairé peut également être un atout d’importance tant pour la communauté scientifique que pour l’ensemble de la société, tandis que l’ignorance peut engendrer la peur – et la peur est funeste pour toute entreprise largement tributaire des fonds publics. Comme l’a dit un jour l’auteur américain Isaac Asimov, « sans un public bien informé, les chercheurs n’auront plus de soutien financier, bien plus, ils seront persécutés ». Les gouvernements, les organisations internationales comme l’U.N.E.S.C.O. et les associations nationales pour le progrès de la science ont le devoir de conjuguer leurs forces afin de favoriser, par l’éducation formelle et informelle, la vulgarisation de la science et une prise de conscience accrue de ses possibilités.

Un ferme engagement de toutes les nations en faveur de la recherche et de l’enseignement scientifiques sera l’une des conditions sine qua non de la démocratie comme d’un développement humain et social durable au XXIème siècle. Un tel engagement aura aussi pour effet de promouvoir les droits et la dignité des êtres humains. Il permettra à des personnes compétentes et dévouées de conjuguer leurs efforts et traduira les aspirations de l’humanité dans toute sa diversité.

Il encouragera un échange créatif d’idées facilitant le passage d’une culture de la guerre à une culture de la paix.
Le Palais de la Découverte
Situé à Paris, à quelques centaines de mètres des Champs-Élysées, dans la partie ouest du Grand Palais, le palais de la Découverte réalise, depuis l’Exposition universelle de 1937, le programme original défini par son fondateur,
le physicien Jean Perrin (1870-1942, physicien français, prix Nobel de physique en 1926 pour ses travaux sur l'atome.

Professeur à la Faculté de Paris de 1910 à 1940, il apporta une contribution importante à la connaissance de l'atome et à son étude expérimentale. Ainsi, en 1926, il se vit décerner le prix Nobel de physique. Mais l'œuvre de Jean Perrin ne s'arrête pas à ses travaux scientifiques. Nommé en 1936 sous-secrétaire d'État à la recherche scientifique, il participa activement à son développement en fondant le Centre national de la recherche scientifique (CNRS), ainsi que le Palais de la découverte à Paris en 1937. En 1940, il devint directeur de l'université française de New York. Il mourut aux États-Unis en 1942, à l'âge de soixante-douze ans.).

L'idée est selon la formule de Jean Perrin de présenter au grand public « la science en train de se faire ». Repris par de nombreux émules à travers le monde, cet objectif implique une remise à jour permanente, tant des sujets présentés que des méthodes de présentation :

les premiers doivent prendre en compte les découvertes les plus récentes, les secondes évoluent en fonction des progrès de la muséologie et aussi de l’attitude du public face à la « science ».

L’activité essentielle du palais de la Découverte est liée à des expositions permanentes regroupées dans le cadre des grandes disciplines scientifiques : astronomie, biologie et médecine, physique, mathématiques et informatique, chimie, sciences de la Terre. Des démonstrateurs réalisent, à l’intention aussi bien de nombreux groupes scolaires que des visiteurs individuels, des séries d’expériences permettant de mieux saisir les problèmes et les résultats fondamentaux. En dehors de ces exposés organisés et synthétiques,

le visiteur — en particulier le jeune visiteur — est invité à mettre lui-même en œuvre, à son propre rythme, les expériences de son choix.

Parmi les pôles d’attraction, il faut citer le planétarium de deux cents places, auquel on accède en traversant la salle de l’espace où sont évoqués les moyens et les méthodes de l’exploration spatiale. Cette dernière bouleverse sans cesse nos connaissances sur le système solaire. Les salles de biologie et de médecine, réalisées en 1985, offrent, entre autres présentations, une cabine d’électrophysiologie, où se réalisent sur des volontaires électrocardiogrammes, électroencéphalogrammes et électromyogrammes.
La salle d’électrostatique, entièrement renouvelée en 1995, présente de nombreuses expériences spectaculaires grâce à des générateurs à 300  000 volts. La salle d’électromagnétisme est l’un des très rares endroits au monde où le public peut voir un métal devenir supraconducteur par refroidissement dans l’hélium liquide à

–269 °C. Quant aux supraconducteurs « chauds » (céramique), qui exigent une température moins basse, ils ont été présentés au public dès 1987, année qui a suivi leur découverte.

Parmi les points forts, particulièrement prisés du public, il faut aussi mentionner : une maquette (au tiers) d’un réacteur nucléaire, avec possibilité d’entrer dans le « cœur » même ; des expériences sur les hautes températures, avec mise en œuvre d’un four électrique Moissan à 3 000 °C ou d’un chalumeau à plasma à 18 000 °C ; une présentation des propriétés spectaculaires de l’azote et de l’oxygène liquides ; les expériences sur le comportement des insectes (phasmes, fourmilière en activité, observation des sons émis par les grillons dans différentes circonstances, présentation « interactive » de la danse des abeilles, que le visiteur est invité à décoder lui-même) ; les présentations sur le comportement des poissons (combattants du Siam, poissons électriques), des grenouilles démontrant leurs méthodes de chasse, et surtout des rats, dont l’« école » a commencé en 1990 à former les « diplômés » qu’elle présente plusieurs fois par jour à une assistance toujours nombreuse ...

Tout cela n’est qu’une sélection, définie à partir des goûts majoritaires du public tels qu’ils peuvent être observés, de l’aspect spectaculaire des expériences et de leur caractère exceptionnel dans le monde des musées scientifiques internationaux.

À ces présentations permanentes, il convient d’ajouter des expositions temporaires — deux ou trois chaque année —, à caractère thématique, souvent plus ouvertes sur les applications et qui, réalisées fréquemment avec l’aide d’organismes extérieurs publics ou privés, permettent d’équilibrer l’ensemble des présentations du Palais, d’y assurer un mouvement d’activités nouvelles, et de l’inclure dans le monde des centres de recherche, des laboratoires d’application et des usines. Ces expositions parcourent fréquemment la France, voire l’étranger, après quelques mois passés à Paris.

En dehors des présentations d’expositions, le palais de la Découverte mène diverses actions d’animation et de vulgarisation scientifiques telles que l’organisation de séances de cinéma scientifique ; l’organisation de conférences, de cycles d’initiation à diverses disciplines (astronomie, informatique) ; la gestion d’un club de jeunes scientifiques — le club Jean Perrin — qui, pendant la période scolaire, accueille un après-midi par semaine des adolescents (suivant les demandes et les possibilités du Palais) pour les initier à l’électronique, l’informatique, la biologie, etc. ; l’organisation de camps scientifiques de vacances (en particulier en astronomie) ; enfin, l’organisation de voyages scientifiques (souvent à base géologique ou glaciologique, mais aussi botanique, ornithologique, etc.). Conjointement à ces diverses actions, le palais de la Découverte publie divers ouvrages de vulgarisation scientifique, et, en particulier, la Revue du palais de la Découverte. Ce mensuel vise le niveau fin du secondaire/début de l’enseignement supérieur, mais des professeurs, des médecins, des ingénieurs peuvent aussi y trouver des informations utiles et très accessibles sur les développements récents dans divers domaines scientifiques et techniques.
Penser à en apporter
1°) L'abbé Nollet : NOLLET JEAN ANTOINE (1700-1770)

Physicien français, l’abbé Jean Antoine Nollet est né à Pimprez (Oise) le 18 novembre 1700 et mort à Paris le 24 avril 1770.

Après avoir collaboré avec Charles Dufay, il publia en 1746 une Théorie des affluences et effluences simultanées dans laquelle il considérait l’électricité comme un fluide pénétrant dans les corps par des pores. Sa controverse avec Benjamin Franklin sur la nature de l’électricité fut célèbre.

En 1743, Nollet montra que les signaux sonores étaient transmis par l’eau. Après s’être plongé dans la Seine, il constata qu’il y percevait les sons avec une même hauteur mais une amplitude modifiée. En employant de l’eau débarrassée de l’air dissout, il prouva que ce n’était pas cet air dissout qui était responsable de la propagation. Nollet réalisa en 1747 le premier électroscope composé de deux balles de sureau supportées par des fils de lin, puis trois ans plus tard un électroscope à feuilles d’or. Il décrivit le premier la pression osmotique, pression qui apparaît dans une solution séparée d’un solvant par une membrane perméable au seul solvant.

Professeur au collège de Navarre, il y inaugura un enseignement de physique expérimentale décrit dans ses Leçons de physique expérimentale et l’Art des expériences, publiés respectivement en 1743 et 1770. Membre de l’Académie des sciences dès 1739, il popularisa dans les salons et à la cour la nouvelle science de l’électricité. Il fit ainsi sursauter, grâce à l’emploi de la nouvelle bouteille de Leyde, 180 gardes royaux puis 700 moines se tenant par la main.

2°) L'abbé Théophile Moreux :
L'abbé Moreux est né le 20 novembre 1867 dans le département du Cher à Argent sur Sauldre.

Son père, instituteur à La Chapelle St Ursin (18), lui a donné très tôt le goût de l'étude en lui enseignant les sciences et la littérature. Il devint un bon élève au lycée de Bourges puis au petit séminaire. Après 5 années au grand séminaire, en 1889, il fut nommé professeur de mathématiques au petit séminaire saint Célestin à Bourges. Il est ordonné prêtre le 29 juin 1891.

En 1892, il est secrétaire du cardinal Boyer et fait ses premières publications astronomiques. Il adhère à la société astronomique de France en 1893 où il entretient durant une quinzaine d'années, de bonnes relations avec Camille Flammarion. En 1899, il fonde son premier observatoire d'astronomie qu'il installe au petit séminaire de Bourges.

Il participe à de nombreuses expéditions scientifiques, c'est ainsi qu'il a pu étudier plusieurs éclipses totales de soleil; en 1900 en Espagne, en 1905 à Sfax en Tunisie...

Dés 1896, il fait régulièrement des notes à l'Académie des Sciences pour présenter ses théories et ses observations de Mars, du Soleil, ....

C'est à l'étude du soleil et à ses influences sur notre terre (météorologie, géophysique) qu'il a consacré une grande partie de son énergie.

Travailleur infatigable, il publie de nombreux articles et ouvrages destinés les uns, aux spécialistes de l'académie des sciences, les autres, avec la même rigueur mais adaptés à un auditoire moins érudit, sont des références dans le domaine de la vulgarisation scientifique.

En 1906, la loi de séparation de l'église et de l'état par son application bureaucratique sans discernement a dépossédé l'abbé Moreux de son observatoire, ses instruments ont été entreposés dans un hangar...

En 1907 les revenus de ses publications scientifiques, qui intéressent à cette époque un large public, lui permettent de financer la construction d'une maison observatoire à Bourges.

C'est depuis ce lieu qu'il mène des recherches sur le soleil et ses corrélations sur la météorologie terrestre et la croûte terrestre. Il a mis au point des méthodes de prévision du temps à court terme et sur de grandes périodes qui se sont avérées assez précises.

En 1943, résistant, il est fait prisonnier par la gestapo et interné dans des conditions très difficiles à Fresnes puis à Orléans et à Bourges.

Libéré, il continuera à communiquer son enthousiasme pour les sciences jusqu'à sa mort deux mois après sa dernière éclipse de soleil en 1954.
3°) Alexis Clerc (1818-1871) :

Marin jésuite et otage de la Commune. Fusillé à la Roquette le 24 mai 1871.
3°) Henry de Graffigny (1863-1942) :
4°) Gaston Tissandier (1843-1899) :
5°) Louis Figuier :
6°) Camille Flammarion (1842-1925) :
astronome français, réputé pour ses talents de vulgarisateur.

Admis à l’Observatoire de Paris en 1858, il en est chassé par Urbain Le Verrier (1811-1877), après avoir publié son ouvrage la Pluralité des mondes habités. Cela ne l’empêche pas de continuer ses observations et son travail de vulgarisateur. En 1879, il publie son manuel Astronomie populaire, qui connaît un immense succès. Entre-temps, il travaille comme calculateur au Bureau des longitudes ; ses compétences en matière d’astronomie seront largement reconnues.

En 1883, il fait construire un observatoire sur la commune de Juvisy-sur-Orge et s’y installe pour poursuivre ses recherches, jusqu’à sa mort. Il fait de nombreuses observations sur les planètes du Système solaire. En 1887, il fonde la Société astronomique de France.
5°) Yakov Perelman (1882-1942) :

Yakov Perelman est né en 1882 à Biélostok. Après avoir terminé en 1909 l'institut de sylviculture ( exploitation des forêts visant à obtenir un rendement maximal de leurs ressources. Bien que la sylviculture ait surtout concerné à l'origine la production de bois, elle s'occupe maintenant de la conservation des habitats de la faune sauvage, de la protection des bassins hydrographiques et du développement des activités récréatives. La gestion des forêts permet de s'assurer que les zones boisées sont utilisées de manière à en tirer le bénéfice maximal en fonction de leur nature.) et obtenu le diplôme de sylviculteur, Perelman devint enseignant tout en poursuivant ses activités littéraires et scientifiques. il est l'auteur de nombreux ouvrages de vulgarisation comme la Physique Récréative, L'Algèbre Récréative ou L'Astronomie récréative …

Perelman est décédé pendant le siège de Leningrad par les allemands en 1942.
6°) Tom Tit :
7°) George Gamow (1904-1968) :

Né à Odessa (Ukraine), Gamow vient en 1928 à Göttingen, où il utilise la mécanique quantique pour faire une théorie de la radioactivité a. C’est à Copenhague, l’année suivante, qu’il propose le modèle nucléaire en goutte liquide, encore utilisé pour expliquer la fission et la fusion nucléaires.

Professeur à Washington en 1934, Gamow collabore avec Edward Teller pour formuler la théorie de l’émission  (1936). S’intéressant ensuite à l’astrophysique, Gamow et Teller donnent un modèle de la structure interne des étoiles géantes rouges (1942).

En 1954, c’est vers la biochimie qu’il se tourne, proposant le concept de code génétique déterminé par l’ordre des composants de l’ADN.

En 1956, il est nommé professeur de physique à Boulder (Colorado). Outre ses travaux scientifiques, Gamow a écrit, sur un mode humoristique, de nombreux ouvrages de vulgarisation, entre autres la série des Mr. Tompkins.
8°) Richard Feynman :
Feynman, Richard Phillips (1918-1988), physicien américain et lauréat du prix Nobel en 1965 pour ses travaux sur le photon. Il fit ses études à l'Institut de Technologie du Massachusetts et à l'université de Princeton. À Princeton, en 1942, Feynman travailla sur les premières étapes du projet Manhattan, le programme américain dont le but était de mettre au point la bombe atomique. De 1945 à 1950, il enseigna la physique à l'université Cornell. En 1950 il fut nommé professeur à l'Institut de Technologie de Californie. En 1965, Feynman partagea le prix Nobel de physique avec deux autres physiciens, l'Américain Julian S. Schwinger et le Japonais Shin'ichirō Tomonaga. Feynman fut récompensé pour ses recherches sur la transformation d'un photon en un électron et un positron, et pour la découverte d'une méthode de mesure des changements qui en résultent dans la charge et dans la masse. Il joua un rôle prépondérant dans la commission présidentielle qui enquêta sur l'explosion de la navette spatiale Challenger en 1986. Ses ouvrages destinés au grand public sont C'est sûrement une plaisanterie, Mr Feynman ! Aventures d'un curieux personnage (1985) et l'étrange théorie de la lumière et de la matière (1985).
7°) Jean-Marc Lévy-Leblond :
8°) Jearl Walker :
9°) Itsvan Berkès :
10°) Professor Scientifix :



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