Remarques
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| FICHE 1 PRÉSENTATION
FICHE 2 LISTE DU MATÉRIEL Une situation imaginaire pour mieux comprendre pas de matériel FICHE 3 Fiche pour le professeurUne situation imaginaire pour mieux comprendre OBJECTIF DE L’ACTIVITÉ : Gamow a eu l’idée de vulgariser la relativité restreinte en imaginant un « monde » où la lumière se propage à 30 km/h. Ainsi les effets relativistes se font sentir au moindre mouvement. Cette activité se propose d’utiliser une telle situation, imaginaire mais très éclairante, pour que les élèves s’approprient la notion de dilatation des durées, si peu intuitive. COMMENTAIRE SUR CETTE ACTIVITÉ : Place de cette activité dans la séquence : Cette activité doit être traitée après que les notions d’événement, de référentiel propre et de durée propre ont été définies. Elle peut être donnée à traiter à la maison, comme un premier réinvestissement une fois ces notions institutionnalisées. À propos du texte choisi : Le texte de Gamow illustre les effets de la contraction des longueurs, tout autant que ceux de la dilatation des durées. L’extrait proposé dans cette activité a été découpé afin de ne conserver que les références à la dilatation des durées, par souci de respecter le programme. Avertissement : La correction qui suit est celle qui pourra être donnée aux élèves. Cependant l’enseignant doit avoir à l’esprit que la relation entre durée propre et durée mesurée telle qu’elle est énoncée en TS n’est valide que dans le cas de deux référentiels en translations rectiligne uniforme l’un par rapport à l’autre. Or ici, M. Tomkins subit au moins deux accélérations : au démarrage de son vélo, puis lors de son arrêt devant le bureau de poste. La relation citée ne permet donc pas de faire une analyse quantitative. Gamow, dans la suite de son livre, explique cela très en détail. CORRECTION DES QUESTIONS :
La durée propre qui s’écoule entre ces deux événements est celle, notée ∆tp, mesurée par l’horloge liée à M. Tomkins, autrement dit sa montre. La durée mesurée depuis le sol terrestre est celle, notée ∆tm, mesurées à l’aide des horloges de la gare et de la poste. On a bien ∆tm > ∆tp, comme l’indique la relation de dilatation des durées :  Remarque : les horloges de la gare et de la poste sont supposées synchronisées.
On pourra donner aux élèves la suite du texte de Gamow :
FICHE 4 Fiche ÉlÈveUne situation imaginaire pour mieux comprendre George Gamow (1904-1969) est l’un des physiciens les plus influents du XXème siècle : on lui doit notamment la théorie du « big bang », aujourd’hui admise pour décrire la naissance de l’Univers. Gamow s’est aussi illustré par son talent de vulgarisateur : il s’est en effet appliqué à faire comprendre au grand public les théories de la physique moderne. Cette activité propose un extrait du Nouveau monde de M. Tomkins, ouvrage dans lequel Gamow raconte les rêveries d’un employé de bureau. Au début de cet extrait, M. Tomkins rêve d’un monde où la célérité de la lumière est beaucoup plus faible que dans la réalité : ainsi les effets de la relativité sont beaucoup plus marqués dans les situations quotidiennes… Les aiguilles de la grande horloge au-dessus du porche de l’université indiquaient cinq heures. La rue était quasiment déserte, à l’exception d’un cycliste isolé qui s’approchait lentement de lui. (…) L’horloge sonna cinq coups et le cycliste (de toute évidence en retard) appuya plus fort sur les pédales. M. Tompkins n’eut pas l’impression qu’il accélérait réellement (…) « La vitesse limite de la nature doit être beaucoup plus basse ici, conclut-il. J’estime qu’elle ne doit pas dépasser 30 kilomètres à l’heure. Ils n’ont pas besoin de radar dans cette ville. » De fait, l’ambulance qui passait à vive allure à cet instant n’allait guère plus vite que le cycliste. Malgré ses gyrophares et la sirène hurlante, elle se traînait. M. Tompkins voulut rattraper le cycliste (…) mais comment le rejoindre? Il remarqua alors une bicyclette appuyée contre le mur de l’université. M. Tompkins se dit qu’elle appartenait sans doute à un étudiant en cours et qu’il pouvait sans problème l’emprunter quelques instants. Vérifiant que personne ne le regardait, il sauta en selle et se lança dans la rue à la poursuite de l’autre cycliste. (…) M. Tompkins était bon cycliste et il faisait de son mieux pour rattraper le jeune homme. Mais il n’était pas du tout facile de prendre de la vitesse avec cette bicyclette. Il avait beau appuyer aussi fort que possible sur les pédales, il n’accélérait pas. Ses jambes devenaient douloureuses, pourtant, en passant devant le lampadaire du coin de la rue, il n’allait guère plus vite qu’au départ. Apparemment, ses efforts ne menaient à rien. Il commençait à comprendre pourquoi l’ambulance ne faisait pas mieux que le cycliste. (…) Le cycliste qui filait devant lui sembla se rapprocher et il finit par le rejoindre. « Excusez-moi, demanda-t-il. Cela ne vous gêne pas de vivre dans une ville avec une limitation de vitesse aussi faible?
M. Tompkins s’arrêta lui aussi. Il regarda l’horloge de la poste, qui indiquait cinq heures et demie. « Ah! Ah! s’exclama-t-il d’un ton triomphal. C’est bien ce que je vous disais. En vérité, vous rouliez lentement et vous avez mis une bonne demi-heure pour passer ces dix pâtés de maisons. Il était cinq heures quand vous êtes passé devant moi à la hauteur de l’université ; il est maintenant cinq heures et demie !
M. Tompkins dut admettre que cela ne lui avait pas paru si long, quelques minutes tout au plus. D’ailleurs, en regardant la montre à son poignet, il vit qu’elle ne marquait que cinq heures cinq. « Oh! murmura-t-il, vous voulez dire que l’horloge de la poste avance?
(…) Et le jeune homme disparut dans le bureau de poste. M. Tompkins (…) remit sa montre à l’heure sur l’horloge de la poste et, pour s’assurer que tout fonctionnait normalement, il attendit dix minutes. Elle indiquait toujours la même heure que l’horloge : tout était en ordre. En continuant à descendre la rue, il arriva à la gare. Il décida alors de comparer sa montre à l’horloge de la gare et constata, à son grand dépit, qu'elle retardait un peu. « Oh mon Dieu, encore la relativité, conclut M. Tompkins. Cela doit arriver chaque fois que je me déplace. Que c’est ennuyeux! Devoir remettre sa montre à l’heure après chaque déplacement ! » Au même instant, un homme élégamment vêtu sortit de la gare. Il paraissait avoir une quarantaine d’années. Regardant autour de lui, il reconnut une vieille dame qui attendait sur le bord du trottoir et il se dirigea vers elle pour la saluer. À la grande surprise de M. Tompkins, la vieille dame accueillit le nouvel arrivant en l’appelant « cher grand-père ! » Comment cela était-il possible ? Comment cet homme-là pouvait-il être le grand-père de la vieille dame? Débordant de curiosité, M. Tompkins se dirigea vers le couple et demanda timidement : « Je vous prie de m’excuser, mais vous ai-je bien entendu ? Êtes-vous vraiment son grand-père ? » (…) Le nouveau monde de M. Tomkins par George Gamow et Russel Stannard Questions :
Auteur : Tristan RONDEPIERRE Académie de LYON | |||||||||||||||||||||||
est voisin de 1, le dénominateur de la relation citée à la question précédente est alors voisin de 0 et donc ∆tm est très supérieure à ∆tp.similaire:
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| | «boîte à chaussures» puisque la scène sera entourée par le public à 360 degrés, selon une forme enveloppante | |
| «Les besoins en chauffage sont diminués et votre facture allégée. En été, l’isolation fait barrière à la chaleur et au rayonnement... | | «paradoxe des jumeaux». Prendre conscience, à cette occasion, des limites du champ de validité de la relativité restreinte |
| | «juxtaposés». L’essentiel des apports de connaissance est réalisé par l’enseignement technologique transversal. Certaines connaissances... |