Je n'aimais pas la mécanique du point, et encore moins la mécanique du solide car j'ai eu souvent l'impression d'y faire plus de maths que de physique, et de devoir mesurer des trucs évidents quand par hasard il y avait un TP (vérifier la première loi de Newton sur la table à coussin d'air etc).
Cette année en didactique, je vois énormément de travaux portant sur la didactique de la mécanique, pire, l'expérience sur laquelle porte mon mémoire appartient à la mécanique, et ma foi, ça devient petit à petit intéressant...
En ce moment je lis le livre d'Einstein : l'histoire des idées, le chapitre sur les champs où il reparle de mécanique en introduisant les référentiels galiléens. Bah oui, parce qu'en fait, jusqu'à cette partie là de l'histoire, il n'en parle pas. Il fait de la mécanique sans préciser : on considère que la Terre est un référentiel galiléen. Sacrilège, mais il n'a pas le droit!!! Tous les cours de mécanique depuis la première commencent par cette précision, même si on ne voit pas à quoi ça sert, on sait que le principe d'inertie n'est valable que dans un tel référentiel, et on sait qu'en général la Terre, c'est bon.
En fait, je trouve ça très intéressant. Le physicien sait que dans l'énoncé moderne du principe d'inertie, il faut préciser le référentiel, mais l'élève de lycée n'a pas besoin de cette précision pour le moment. Il peut apprendre qu'un objet soumis à des forces qui se compensent ne change pas sa vitesse. C'est à dire qu'un livre sur une table soumis à son poids et à la réaction de la table ne bouge pas, et que si il n'y avait pas de frottement, que je coupais le moteur de ma voiture, je roulerai indéfiniment à la même vitesse sur une route horizontale.
Mais le physicien n'aime pas qu'on enseigne des trucs qui ne sont pas toujours vrai, ben oui, dans le train qui tourne, ma valise, elle tombe! Que dire? Que faire?
Un choix pédagogique pourrait être :
- D'énoncer le principe d'inertie sans parler de référentiel galiléen, ni de changement de référentiel, ni même de référentiel.Les élèves disposeront alors d'un certains temps pour appréhender le principe en le mettant en œuvre dans un certain nombre de situations.
- Dans un deuxième temps on pourrait aborder le mouvement de translation (le contrôleur de train sur le quai et celui dans le train), et donc introduire la nécessité d'un système de coordonnées et d'un référentiel. On traitera alors les problèmes des changements de référentiel en ne prenant qu'une classe de référentiel en translation uniforme les uns par rapport aux autres.
- Et puis enfin, en prenant l'exemple du train qui tourne et qui fait tomber la valise, on montrera que tous les référentiels ne sont pas équivalents et on définira les référentiels galiléens.
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