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La Physique Via la Magie
Nathaniel Lasry, PhD
Physics department, CEGEP John Abbott CollegeDepartment of Educational Psychology, McGill University
Résumé: Pourquoi la Magie
• Faire passer des concepts de physique en faisant appel à des tours de magie.
• Pourquoi?• Intérêt suscité chez les élèves (et profs!)• Véhicule pédagogique idéal. • Conflit cognitif
– lors d'un tour de magie, la différence entre ce qui est attendue et ce qui se produit génère presque infailliblement un questionnement centré sur le désire de découvrir " le truc ".
– ce questionnement peut être canalisé de sorte à mener les élèves vers la découverte des concepts physiques sous-jacents.
• Donc éléments de motivation intrinsèque
Principe
• Méthode Classique– Une démonstration expose un concept.– La démonstration renforce concept.
• Méthode Magique– Seules les démonstrations contre intuitives sont
ciblées.– La présentation tient compte des préjugées/attentes
intuitives des élèves et les rend explicites.– Le résultat contre intuitif est posé comme un
atout/pouvoir occulte propre au magicien.– En rejetant l’hypothèse de l’occulte, l’élève
questionne pourquoi et comment le tour fonctionne.
Avantages
• Plan Cognitif:– Utilise les conflits cognitifs comme mode
d’acquisition de concepts– Suscite plus d’intérêt en la matière
• Plan Affectif– Développe motivation intrinsèque– Rend le contexte affectif plus plaisant (“la
physique c’est le fun!”)
1ère Loi de Newton
• Le manche à balai brisé– Description: Un manche a balai de ¾”, reposant
sur 2 verres de vin a demi plein, est percuté en son centre. Le manche se casse, les verres restent intacts.
• Épingles placées au bout du bâton = résultat meilleur • Source: The Physics Teacher Vol 31 Avril 1993
1ère Loi de Newton (suite)
• Retirer la nappe:– Une nappe est retirée
d’en dessous d’une assiette légère et d’un verre a pied a demi rempli. L’assiette se déplace, le verre reste en place.
– On rajoute un poids magique à l’assiette et elle ne bouge plus.
• Inertie:– Objets au repos tendent a
rester au repos
– Objets en mouvement tendent a préserver leur mouvement
– Tendance croit avec m
– Donc Inertie = masse
Centre de Masse
• Cône double– Un cylindre descend le long d’un
plan incliné. Avec beaucoup d’effort mental, un cône double le remonte
– Inclinaison dans une direction stylo tombe
– La base progressivement devient plus ouverte. Le Centre de masse du cône descend dans la direction opposée
Centre de Masse (suite)
• Massue flottante – Une massue est placée sur une planche avec
charnière du côté tombant. La massue flotte (c.d.m. localisé du côté tenu)
Centre de Masse (suite)
• Pièce flottante– 2 fourchette imbriquées par une pièce de
monnaie balancent au bord d’un verre sans tomber.
• Bouteille de vin– Présentoir de bouteille (différentes formes de
bouteilles)
• Pieds contre le mur:– On essaye de toucher ses pieds adossé. Les
chevilles contre un mur
La pression : P = F/S
• Lit de clou– Lâcher une pomme– Mettre un turban– Se concentrer et s’allonger– Marcher? (le truc)– Le ballon plein d’eau
• Marcher sur des œufs• Principe:
– plus la surface sur laquelle la force est appliquée augment plus la pression diminue
La Pression (suite)
• Verser du lait dans un cône en papier– Le verre truqué (analogie avec la paille). Paroi
double avec trou externe et trou interne
• Le verre qui ne se renverse pas– Une carte à l’envers sur un verre plein
• Le tourbillon– La course: qui videra la bouteille d’abord (vortex)
• La danse de la pluie
Poussée d’Archimède; densité
• Jack et la fève magique– Une boîte de café avec de fèves. Une balle
métallique y est déposée et une balle blanche (de ping-pong) apparaît.
• Plongeur Cartésien– Un morceau de pipette recouvert de
caoutchouc monte et descend à volonté.
• Coca Light– Coke diète flotte tandis que le régulier coule
Tension de surface
• De la gaze ‘bouchante’?– De la gaze perméable bouche l’ouverture d’une
bouteille.
• Poivre dans de l’eau– Un doigt plongé n’a aucun effet sur la distribution du
poivre.– Le doigt magique repousse le poivre– Principe: savon « coupe » la tension de surface
• Combien de pièces dans un verre plein– La pièce magique qui fait déborder le vase– Mettre savon sur 1 pièce tout déborde!
Bernoulli : v↑ P
• Balle de Ping-pong flottante– Un balle de ping-pong flotte au dessus d’un
séchoir à cheveux.
• Vaporisateur Venturri– Une paille tenue au dessus d’un verre. On
souffle au dessus de la paille et le liquide est vaporisé (v↑ P).
• Gonfler le sac de poubelle – Une course celui qui gonflera le plus vite.
Optique
• Absorption/reflection:– Lapin dans la cage noire disparaît/réapparaît – Boites noires magiques standard
• (pourtour noir, miroir en arrière)
• Réfraction– Le morceaux de verre brisés « se recollent » dans un
fluide magique– Deux tubes en Pyrex + huile minérale – indice de réfraction de l’huile minérale TRES similaire
au Pyrex