La pierre et le navire, qui de Galilée ou de Simplicio avait raison ?
En 1632, Galilée écrit « Dialogue sur les deux grands systèmes du monde ». On y trouve un débat entre Simplicio et Salviati (qui représente Galilée). Si l’on lâche une pierre du haut du mât d’un navire qui vogue à vitesse constante, tombera-t-elle derrière le navire ou exactement au pied du mât? Comment ce mouvement est-il perçu par un observateur resté sur le quai ? Pour les départager et répondre à ces questions, nous allons mener l’enquête !
Mais avant de commencer, qui était Galilée?
Au programme de notre défi :
- Le contexte historique : Découvrez l’expérience de pensée de Galilée et formulez vos propres hypothèses sur la chute de la pierre.
- Le protocole numérique : Proposez un protocole et utilisez le logiciel d’exploitation vidéo PymecaVideo. Analyser le lâcher d’une balle depuis une trottinette en mouvement (qui simule le navire).
- L’analyse scientifique : Pointez chaque position de la balle jusqu’à la fin de son mouvement. Visualiser sa trajectoire et vérifier la validité de la réponse de Galilée.
Pourquoi est-ce important ? Cette expérience nous permet de découvrir un principe fondamental : le mouvement et la trajectoire d’un objet dépendent du référentiel choisi. On dit que le mouvement est relatif au référentiel.
Note : Cette activité permet de travailler la démarche scientifique (formuler des hypothèses, utiliser un logiciel de pointage vidéo) tout en maîtrisant les notions de description du mouvement du programme de 5ème.
Mouvement et relativité :
- Comprendre qu’un référentiel est un objet (ou un observateur) fixe ou en mouvement, par rapport auquel on étudie le mouvement d’un autre objet.
- Définir la trajectoire d’un point comme l’ensemble des positions successives qu’il occupe au cours de son mouvement.
- Caractériser un mouvement à partir de la forme de sa trajectoire : rectiligne (droite), circulaire (cercle ou arc de cercle) ou curviligne (courbe quelconque).
- Appréhender la relativité du mouvement : l’allure de la trajectoire change selon le point de vue de l’observateur (référentiel).
Pratique de la démarche scientifique :
- Questionnement : Émettre des hypothèses à partir d’un débat historique et scientifique.
- Expérimentation et mesure : Concevoir un protocole expérimental et réaliser un pointage des positions successives d’un objet à l’aide d’un outil numérique (PymecaVideo).
- Analyse et conclusion : Exploiter les données d’une vidéo pour valider ou invalider une hypothèse initiale et répondre à un problème donné.
Vous pouvez aussi réaliser cette activité à la maison !