[article] Une reconstruction de la théorie de la gravitation newtonienne : proposition d’une approche d’enseignement inspirée de l’histoire des idées = A Reconstruction of the Newtonian Theory of Gravitation: Proposition of a Teaching Approach Inspired by History of Ideas [texte imprimé] /
Valentin Maron, Auteur ;
Philippe Colin, Auteur . - 2017 . - p.93/128.
Sommaire :
1. Introduction
1.1. Contexte
1.2. Problématique
1.3. Situation dans le projet de recherche
1.4. Situation relativement aux approches existantes de la gravitation
2. Positionnements épistémologiques et didactiques
3. Problèmes d’apprentissage visés
3.1. Premier problème visé : la non-évidence de l’attraction terrestre
3.1.1. Il n’est pas évident d’associer une force à la chute verticale
3.1.2. Il n’est pas évident que la chute soit liée à la présence de la Terre
3.2. Second problème visé : la distinction entre les phénomènes sur Terre et dans l’espace
3.2.1. « Il n’y a pas de gravité dans l’espace »
3.2.2. Une interprétation de ces conceptions relativement au sens commun
3.2.3. La distinction entre phénomènes sur Terre et dans l’espace
4. Une reconstruction conjointe de la dynamique et de la gravitation face aux problèmes d’apprentissage visés
4.1. L’utilisation de l’histoire de la gravitation
4.2. L’utilisation d’une formulation de la dynamique prenant en compte les problèmes visés
5. La formulation de la dynamique utilisée
5.1. Première « loi », comme définition du mouvement de référence
5.2. Seconde « loi », comme définition quantitative de la grandeur force
5.3. Troisième loi
5.4. Référentiel galiléen : une redéfinition
5.5. Vers la gravitation
6. L’utilisation d’un cheminement historique menant à la théorie de la gravitation
6.1. Critères de sélection
6.2. Éléments préalables à une reconstruction de la théorie de la gravitation
6.2.1. La distinction entre Terre et Ciel
6.2.2. La remise en question de la distinction entre Terre et Ciel
6.2.3. Le problème à l’origine de la théorie newtonienne
6.2.4. Les données expérimentales pour la chute verticale et le mouvement de révolution
6.3. Inspiration et écarts avec la présentation de Newton
6.3.1 Résumé de la logique de l’exposition de Newton
6.3.2. Extrapolation des lois du mouvement à d’autres référentiels
6.3.3. L’approximation du mouvement circulaire uniforme
6.3.4. Utilisation du cas de la Lune
6.3.5. Comparaison des accélérations plutôt que des distances de chute
6.3.6. Les satellites de Jupiter
7. Présentation de la reconstruction proposée de la force gravitationnelle
7.1. Le mouvement des planètes
7.2. Les satellites de Jupiter
7.3. Comparaison du cas de la Lune à la chute libre sur Terre
7.4. Extrapolation de la dépendance en 1/r 2 des satellites de Jupiter à la Lune
7.5. Quelles sont les circonstances physiques associées à ces accélérations ?
7.5.1. Des accélérations liées à la présence de la Terre
7.5.2. Des accélérations liées à la distance au centre de la Terre
7.5.3. L’accélération de chute libre liée à la valeur de la masse du corps
7.5.4. Troisième loi du mouvement et lien à la valeur de la masse de la Terre
7.6. Généralisation
7.7. Interprétation
Conclusion
Langues : Français (
fre) Anglais (
eng)
in RDST Recherches en Didactique des Sciences et des Technologies >
n°16 (2017) . - p.93/128
| Sujets : |
Gravitation ; histoire des sciences ; Mécanique ; Physique
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| Résumé : |
"Cet article propose une approche d’enseignement de la théorie de la gravitation newtonienne, à un niveau de fin d’études secondaires ou début d’études supérieures. Après un point sur le contexte institutionnel et la tendance générale pour l’enseignement de ce sujet, les positionnements théoriques sur lesquels cette approche s’appuie sont présentés. L’intention centrale consiste à chercher à justifier autant que possible les concepts et expressions mathématiques constituant la théorie, via un cheminement permettant de la reconstruire progressivement. À cette volonté s’ajoute la prise en compte des difficultés d’apprentissage, réunies en deux problèmes centraux : le fait qu’il ne soit pas évident de relier la chute libre à la présence de la Terre, et la distinction faite par les élèves entre les phénomènes sur Terre et les phénomènes dans l’espace. Face à ces difficultés, la manière de présenter la dynamique est considérée comme ayant un rôle fondamental. Une formulation des lois du mouvement prenant en compte ces problèmes est exposée, avant de présenter la reconstruction de la théorie de la gravitation proposée. Celle-ci explicite un raisonnement menant à relier les mouvements de révolution des planètes, de la Lune, et le mouvement de chute libre. Ce raisonnement – inspiré en partie de celui de Newton – permet de justifier en quoi la chute peut être reliée à la présence de la Terre, et d’aboutir à l’idée de gravitation universelle, ainsi qu’à l’expression de la force qui la quantifie. Au niveau épistémologique, le cheminement mettant en relation ces différents phénomènes permet d’illustrer le rôle d’unification d’une théorie physique." |
| Note de contenu : |
Ce document sera publié en ligne en texte intégral en décembre 2019. |
| En ligne : |
http://journals.openedition.org/rdst/1594 |
| Permalink : |
https://www.cocof-cbdp.irisnet.be/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=20051 |
Une reconstruction de la théorie de la gravitation newtonienne : proposition d’une approche d’enseignement inspirée de l’histoire des idées in RDST Recherches en Didactique des Sciences et des Technologies, n°16 (2017)
