Pluie de science www.spst.org/pluiedescience/0207 Version complète
En guise d’introduction On trouve de tout sur Internet. Même des forums de discussion (http://forums.futura-sciences.com/thread1205.html) consacrés à l’électricité statique… Ça doit être de saison, l’hiver n’aidant pas à la cause de nos cheveux sans cesse dressés sur le sommet de notre tête! Ça tombe bien : dans ce numéro « court » de Pluie de science, nous faisons ce mois-ci la part belle à la physique… Notre dossier documentaire comprend :
La formule « longue » de Pluie de science sera de retour au printemps. Elle sera consacrée au développement international en matière de culture scientifique et comprendra plusieurs articles sur des expériences menées ici dans les pays du Sud. N’hésitez pas à consulter notre
numéro-anniversaire de décembre, qui retrace une histoire
de la médiation des sciences et du bénévolat scientifique
au Québec. Passez par les archives pour consulter tous les anciens
numéros de Pluie de science.
*** Dossier thématique
sur la physique Yvon Fortin, du Centre de démonstration en sciences physiques (Québec), s’est prêté au jeu des idées reçues sur la physique. En guise d’introduction, il nous livre ses réflexions sur le sujet. À méditer… « Les exemples d’idées reçues que j’ai choisies sont des cas "classiques" qui, même s’ils sont fréquemment traités dans les ouvrages de vulgarisation, demandent toujours un peu de réflexion et un certain effort à la plupart de ceux qui les abordent pour la première fois. Ils sont intéressants parce qu’ils heurtent le sens commun et l’intuition. Ce sont de bons prétextes pour montrer que l’interprétation scientifique adéquate des phénomènes va de pair avec une connaissance scientifique tout aussi adéquate et que les réponses spontanées et intuitives sont construites sur des connaissances ou des observations souvent insuffisantes ou incomplètes. Les réponses "naïves" sont un rappel constant des difficultés qui attendent tous ceux qui désirent faire évoluer les idées reçues. Elles n’ont rien de surprenant quand on songe à tous les efforts et au temps qu’il a fallu à l’humanité pour élaborer ce qui constitue la connaissance scientifique. Elles servent également de repère indispensable à quiconque s’intéresse au développement de la connaissance. » Chute libre En réalité, il est de l’ordre de 95 à 97% du poids sur terre, pour les orbites basses. Si on ne le ressent pas et qu’il semble nul, c’est parce qu’on est en chute libre continue. Ce cas est aussi relié à la difficulté d’associer le fait que lorsqu’on lance un objet en l’air, il est en chute libre dès qu’il quitte notre main, c’est-à-dire, même pendant qu’il monte. Mouvement relatif Cette perception découle du fait que la plupart des gens ont uniquement vu l’effet de l’ouverture d’un parachute à la télévision plutôt qu’en vrai. En réalité, le mouvement se fait toujours vers le bas, mais lors de l’ouverture du parachute, le sujet filmé ralentit alors que le caméraman continue de descendre, ce qui donne l’impression que le parachutiste monte. Vroum vroum On ne peut ressentir la vitesse. Seules les accélérations et les forces qui y sont associées peuvent l’être. Ressentez-vous actuellement que vous vous déplacez… - de quelques centimètres par année à
cause de la dérive des continents? « D’ailleurs, sur la question de la rotation de la Terre sur elle-même, j’ai de sérieux doutes. En fait je n’y crois pas et j’ai une très bonne raison. Si elle tournait, je le saurais parce que quand ça tourne j’ai mal au cœur. Or, je me sens très bien. Voilà donc une preuve, vous ne croyez pas? » Archimède Réponse fréquente : il devient moins
lourd, il se met à flotter. Illusion Il s’agit d’une illusion puisque l’effet de l’atmosphère fait plutôt rapetisser la Lune en la comprimant légèrement selon la verticale. Le bas se trouve ainsi légèrement aplati. Réchauffement-refroidissement En fait, l’ébullition constitue un mécanisme de refroidissement pour le liquide où elle se produit. En effet, dès qu’on chauffe de l’eau, sa température se met à grimper. Mais dès qu’elle se met à bouillir, sa température cesse de monter et demeure à 100†C même si on continue de lui fournir de l’énergie. Puisque les molécules les plus énergétiques (la vapeur d’eau) quittent le liquide, il ne reste dedans que les moins énergétiques, donc les plus « froides ». Ainsi, si on enlève à un liquide ses molécules les plus "chaudes", il se refroidit. C’est ce qui se passe lorsque l’eau bout, elle perd ses molécules les plus chaudes et l’énergie qu’on fourni ne fait plus monter la température mais permet à des nouvelles molécules de quitter le liquide. L’ébullition obtenue en diminuant la pression ambiante le confirme de façon éloquente puisque dans ce cas, l’ébullition précède la congélation, preuve que le liquide s’est refroidi en bouillant.
*** Dossier thématique sur la physique Un producteur du Kaléidoscope
nous éclaire : Mots-clés : Électrium, électricité, sciences physiques, Hydro-Québec Il court, il court, l’électron… Le champion des hyperactifs! Qu’importe : à l’Électrium, le Centre d’interprétation de l’électricité d’Hydro-Québec, on a réussi à faire un « arrêt sur image » sur cet infatigable voyageur. Ici, on perce les mystères de l’électricité, depuis son rôle dans le corps humain jusqu’au fonctionnement des centrales électriques les plus sophistiquées, en passant par la formation des éclairs ou l'histoire des découvertes liées à cette forme d'énergie. C’est instructif, ludique, et gratuit. La physique vous ennuie? C’est que vous ne connaissez pas Gigote, l’anguille électrique, ou que vous ne vous êtes jamais fait dresser les cheveux sur la tête par un générateur Van der Graaf… La nature électrique « Gigote est l’une des grandes vedettes de notre exposition », raconte Lucie Beauregard, conseillère à l’accueil. Cette anguille électrique, qui doit son nom à un jeu de mot trouvé lors d’un concours (son nom scientifique est « gymnote »), est en réalité un poisson de forme allongée, familier des eaux douces d’une partie du bassin amazonien, en Amérique du Sud. Certains spécimens sont capables d'envoyer des décharges électriques de 500 à 600 volts qui, même si elles ne peuvent tuer un être humain, sont assez dangereuses. « Un mythe d’Amérique du Sud fait de ces animaux les premiers appareils à électrochocs destinés à soigner les malades mentaux. C’est assez impressionnant. Les enfants pourraient passer des heures à poser toutes sortes de questions sur Gigote : est-ce un mâle ou une femelle, qu’est-ce que ça mange, etc. Comme elle ressemble un peu à un serpent, ils la prennent parfois pour un anaconda… » Si Gigote sait charmer les jeunes amateurs d’espèces exotiques, les adultes, eux, sont fascinés par les appareils qui démontrent la présence de phénomènes électriques dans le corps humain « L’électrocardiographe, qui permet de mesurer l’activité électrique du cœur, est très populaire », raconte Lucie Beauregard. En y déposant les mains, on obtient un électrocardiogramme en direct. « Nous avons aussi un jeu sur les réflexes, et, quand les gens viennent en famille, ils s’amusent à faire des concours de vitesse! » ajoute-t-elle. D’autres appareils permettent de mesurer l’électricité de nos muscles ou d’observer la vitesse de circulation de l’influx nerveux dans le corps. Physique 101 « Notre but est bien sûr d’éduquer les gens sur l’électricité, mais on veut aussi les amuser par des démonstrations et des expériences », explique Marc-André Lajoie, guide-animateur à l’Électrium depuis 2 ans. Divisé en quatre zones thématiques (Nature, Physique, Magnétique et Hydro-Québec), le centre d’interprétation couvre un très large spectre. « Quand les gens arrivent et que nous leur disons que la visite guidée est de 90 minutes, ils sont un peu sceptiques. Ça leur semble long pour une exposition scientifique. Mais une fois la visite terminée, la plupart s’étonne que le temps ait passé aussi vite. » Il est vrai que quand le contenu théorique est habilement illustré par des démonstrations pratiques, le tout devient non seulement plus « digeste », mais également passionnant. Tout au long de la visite, divers montages interactifs couplés aux explications des guides dissipent les mystères entourant différents phénomènes électriques, fruit du mouvement des électrons. On en profite pour s’approprier le vocabulaire technique et acquérir les notions de base : faire la différence entre circuits ouvert et fermé, entre courant continu et alternatif, ou comprendre ce qu’est un matériau conducteur. L’électricité statique suscite également beaucoup d’intérêt. Le clou de la zone Physique de la visite : le Van der Graaf, un appareil qui vous transforme illico presto en oursin chevelu, manifestation spectaculaire du phénomène de l’électricité statique. « On le fait essayer aux enfants, leurs cheveux se dressent sur la tête, et ils trouvent ça formidable. En vérité, chacune des personnes qui travaille à l’Électrium en a déjà fait l’expérience, et ça nous fait toujours autant rigoler… » raconte Mme Beauregard. Magnétisme planétaire, prise de courant dans mon salon « Dans la zone Magnétique, on s’intéresse aux champs magnétiques autour de la terre, autour de l’aimant et autour d’un fil électrique lorsqu’il y a du courant. » On découvre aussi que si le courant électrique peut dégager un champ magnétique, les aimants peuvent à leur tour être utilisés dans les alternateurs des centrales. « Cette zone fait comprendre à beaucoup de gens comment on produit de l’électricité, et la dynamo permet de visualiser toutes nos explications », poursuit-elle. En cours de balade, dans la zone Hydro-Québec, les visiteurs s’attardent sur la toute nouvelle maquette illustrant le long chemin que parcourt l'électricité de la centrale à la maison, qui donne la pleine mesure de l'ensemble des métiers d'Hydro-Québec. « De plus, la maquette sur le réseau de transport de l’électricité est aussi bien appréciée car on a souvent du mal à imaginer les distances que doit parcourir le courant pour se rendre jusqu’à nous », indique le guide Marc-André Lajoie. Dans cette zone, à l'aide d'une maquette et d'un jeu questionnaire, les plus jeunes ont également l'opportunité de revoir les notions de sécurité qui vont de pair avec toute utilisation de l’électricité. À l’issue de la visite, chaque groupe se voit remettre un document intitulé « L’électricité de la centrale à la maison », un guide complet qui permet de comprendre le long voyage des électrons. « Plusieurs groupes viennent dans le cadre scolaire suite à de la matière vue en classe. Pour les classes de secondaire 4 par exemple, nous avons adapté la visite au programme scolaire. Même chose pour les élèves de 6e année. Pour les enfants de moins de 9 ans, c’est l’aspect ludique de l’exposition qui prime » précise Lucie Beauregard. Bref, une incursion surprenante dans un univers mal connu. Ennuyante, la physique? Plus jamais!
* Du nouveau du côté de l’Électrium « Cette année, l’Électrium se refait une beauté en enrichissant son exposition de divers éléments », explique Christine Martin, directrice de l’Électrium. En début de visite, les élèves
du primaire, du secondaire 1, 2 et 3, ainsi que le grand public auront
droit à « Suivez le fil », un tout nouveau
film qui met en scène deux adolescents participant à un
concours de maquettes et qui décident de construire un petit réseau
d’électricité, de la centrale jusqu’aux prises
électriques de nos maisons.
• Fiche signalétique
de l’Électrium : http://www.spst.org/servlet/FicheProducteur?producteurs_id=177 *** Dossier
thématique sur la physique On blogue de physique Bibliothèque Physique de l’Agence
Science-Presse Cadrans solaires Physique et symbolique de l’arc-en-ciel D’où viennent les neutrinos? Colorimétrie Musée de la physique Une simple histoire des physiciens Voyage au centre de l’atome Les matériaux ont de la mémoire Marie Curie Antimatière : miroir de l’Univers Le pendule de Foucault Plein d’expériences! *** Dossier
thématique sur la physique Nos complices bibliothécaires du Réseau-BIBLIO du Centre-du-Québec, de Lanaudière et de la Mauricie nous ont concocté une impressionnante sélection de livres sur la physique. Une trentaine d’ouvrages classés par catégorie d’âge vous y sont proposés. POUR LES 6 À 8 ANS Le temps « Tout le monde parle du temps qui passe. Pourtant, personne ne peut vraiment dire ce que c’est. Est-il possible de retourner dans le passé? Comment lire l’heure grâce au soleil? Et pourquoi une année dure-t-elle 365 jours? Avec Clémentine et Jonathan, réalise les expériences proposées, et cet étrange phénomène n’aura plus de secrets pour toi. » Les matières, c’est quoi? « Dans ce livre de sciences au texte simple et aux illustrations vivantes, les jeunes enfants découvriront les matières et leurs propriétés : couleur, forme, texture, taille, masse et plus encore. Des expériences concrètes leur permettront d’explorer ces notions par eux-mêmes. La collection Explique-moi les sciences regorge de détails fascinants et d’activités pratiques visant à retenir l’intérêt des jeunes lecteurs. » La lumière « Peut-on imaginer un monde sans lumière? Ce serait la nuit tout le temps et partout. Heureusement, la lumière existe et nous éclaire! Mais comment est-elle fabriquée? Et un appareil photo, comment attrape-t-il la lumière? Y a-t-il un truc pour fabriquer facilement une loupe? Avec Manon et Quentin, réalise les expériences de ce livre, et la lumière n’aura plus de secrets pour toi. » Expériences avec les miroirs « Fais apparaître et disparaître des images, multiplie des petites vaches, avance à reculons… Des expériences simples et amusantes pour donner aux enfants l’envie de croquer dans la science! » Chaud et froid « Tu connais le chaud et le froid : tu t’es déjà brûlé la langue avec de la soupe et tu as grelotté en hiver. Mais sais-tu d’où vient la chaleur? Comment les ours polaires se protègent-ils du froid? Et pourquoi le fer, chauffé à 1535 degrés, devient-il liquide? Avec Inès et Lucas, réalise les expériences de ce livre, et cet étonnant phénomène n’aura plus de secrets pour toi. » Les forces, c’est quoi? « Ces livres aux illustrations dynamiques misent sur la fascination des enfants pour le monde qui les entoure. Les parents et les enseignants trouveront en outre, dans une section spécialement conçue pour eux, des renseignements et des idées d’activités qui les aideront à répondre aux questions parfois difficiles des petits curieux. » Expériences avec les sons « Découvre le monde du son, fabrique des sons avec des verres, joue de la musique avec le peigne à sons… Des expériences simples et amusantes pour donner aux enfants l’envie de croquer dans la science! » Les aimants « Il y a des aimants tout autour de nous : dans les « magnets », les moteurs électriques, les haut-parleurs de radio... Mais sais-tu fabriquer un aimant? Pourquoi attirent-ils le fer et pas le verre? Et comment une boussole fonctionne-t-elle? Avec Camille et Aurélien, réalise les expériences de ce livre, et ces objets attachants n’auront plus de secrets pour toi. » POUR LES 9 À 14 ANS Électricité & magnétisme :
projets et expériences avec des électrons et des aimants « Ce livre présente aux jeunes dotés d’un esprit curieux des principes scientifiques simples, au moyen d’expériences passionnantes et amusantes à réaliser. Découvre... comment les aimants peuvent être utilisés pour créer un train à sustentation magnétique, comment trouver le Nord avec sa propre boussole, comment fabriquer un aimant avec de l’électricité et plus encore. » L’eau : projets avec expériences
sur la science et la force de l’eau « L’eau propose des principes scientifiques simples aux jeunes esprits curieux, par des expériences passionnantes qu’ils prendront plaisir à réaliser. Découvre... la puissance de l’hydraulique, comment capter l’énergie de l’eau avec une roue, la force surprenante de la surface de l’eau et bien plus. » Lumière : projets avec expériences
sur la lumière et la couleur « Lumière propose des principes scientifiques simples aux jeunes esprits curieux, par des expériences passionnantes qu’ils prendront plaisir à réaliser. Découvre... l’infinité des couleurs de la lumière, comment la lumière peut dévier, le pouvoir d’agrandissement des lentilles et miroirs... » Forces : projets et expériences
sur les forces et les machines La fission de l’atome La gravitation, ou, Pourquoi tout tombe toujours « Pourquoi tout tombe? Les objets plus lourds tombent-ils plus vite? Le poids et la masse, c’est pareil? Où est le bas? Pourquoi la Lune ne tombe pas sur la Terre? Est-ce que la gravitation peut disparaître? Toutes les semaines, Simon et son copain Antoine vont au square où ils se jouent tout un tas d’histoires de science-fiction... Jusqu’au jour où Simon invente une planète où rien ne tombe... » La lumière à la loupe « Qu’est-ce que la lumière? Tous les objets émettent-ils de la lumière? Comment la lumière se déplace-t-elle? Quelles sont les couleurs de la lumière? Peut-on les voir toutes? Et la lumière, à quoi ça sert? Quand Chloé, Léonard et Auguste s’interrogent sur les rayons lasers, heureusement que leur grand père, astrophysicien à la retraite, est là pour répondre à leurs multiples questions! Des réponses sérieuses et drôles aux questions que les enfants se posent sur le monde. » Son et lumière « Qu’est-ce qu’un arc-en-ciel? Comment se fabrique une flûte de Pan? Pourquoi les images apparaissent-elles inversées dans une boîte noire? La collection Petit Ingénieur propose de répondre à ces questions en permettant aux enfants à partir de 9 ans de réaliser eux-mêmes des objets utilisant certains phénomènes sonores et lumineux. » Lumière, son et électricité « Comment se propage la lumière? Qu’est-ce que l’électricité? Comment fonctionnent les CD, les PC et la télévision numérique? Tu pourras trouver les réponses à ces questions, et à bien d’autres encore, dans cette fascinante introduction au monde passionnant de la physique. » Électricité et magnétisme « D’où vient l’électricité? Comment fonctionne un circuit électrique? Qu’est ce qu’un électro-aimant? La collection Petit Ingénieur propose de répondre à ces questions en permettant aux enfants, (à partir de 8 ans), de réaliser eux-mêmes des objets mettant en évidence les effets de l’électricité ou du magnétisme. » Les atomes de l’Univers « Qu’est-ce qu’un atome? Comment l’a-t-on découvert? De quoi est-il composé? Quelle est sa taille? D’où vient-il? En grande conversation avec leur physicien de père, Paul et Jules partent à la découverte de ce drôle de petit élément, invisible à l’œil nu, mais constitutif de toutes choses. » À PARTIR DE 15 ANS Abécédaire de la physique « Dans le prolongement de l’Année mondiale de la physique, ce volume dresse en 26 lettres un panorama accessible et plaisant des notions fondamentales de la physique. Chaque lettre traite d’un mot ou d’une notion appartenant au vocabulaire des sciences physiques ou recouvrant un phénomène ou une loi physique. Donner des clés pour comprendre mais surtout, par son approche ludique, donner l’envie d’une démarche plus approfondie vers le savoir, tel est le souci de cet abécédaire. » Le temps existe-t-il? « De l’Antiquité grecque à Einstein, en passant par Galilée et Newton, scientifiques et philosophes ont toujours tenté de trancher la question de l’existence et de la nature du temps… Des origines de la philosophie aux plus récentes découvertes de la physique moderne, Étienne Klein nous propose un voyage dans le temps qui sera l’occasion de confronter les nombreuses interrogations suscitées par cette notion mystérieuse aux réponses données par les scientifiques. » E=mc2? « E = mc2? D’où vient le fabuleux destin de cette formule mythique nimbée de l’aura de la relativité? Avant toute chose, est-on bien certain de connaître les trois « ingrédients » qui la composent : masse, énergie et vitesse de la lumière? Comment se sont-ils retrouvés mis en équation? Et quelles en ont été les conséquences? » Qu’est-ce que la relativité? « Qu’est-ce que la relativité? Quels horizons nouveaux cette théorie révolutionnaire nous fait-elle découvrir? Quel rôle y joue la lumière? Qu’est-ce que l’espace-temps? Et que signifie la fameuse formule E = mc2? » Énergie, forces et mouvement « D’où vient l’énergie? Pourquoi les objets tombent-ils au lieu de voler? Ce livre est une approche fascinante du monde des sciences physiques et de leurs applications dans la vie quotidienne. Découvre avec nous comment fonctionnent les automobiles, les motos, les bateaux et les avions, comment l’énergie se transforme, et tant d’autres choses encore. » D’où vient la lumière laser? « D’où vient la lumière laser? En quoi est-elle différente de la lumière du soleil ou de celle d’une ampoule? Comment peut-elle servir à des applications aussi diverses que la chirurgie, la lecture de CD et de DVD, les télécommunications ou les hologrammes? Pourquoi est-elle si énergétique? Quelle géniale intuition d’Einstein lança les chercheurs sur sa piste? » Quelle est la vraie vitesse de la lumière? « Quelle est la vraie vitesse de la lumière? Et d’abord, qu’est-ce que la lumière? À quelle vitesse va-t-elle? Le sait-on précisément? De quelles façons cette mesure est-elle possible? Et cela change-t-il quelque chose à la vision que nous avons de l’Univers? » Qu’est-ce qu’un trou noir? « Qu’est-ce qu’un trou noir? Comment se forme-t-il? Peut-on le voir? Qu’y a-t-il au sein d’un trou noir? Peut-on utiliser les trous noirs pour voyager dans l’espace-temps? Et en quoi ces objets célestes si singuliers bousculent-ils la physique contemporaine? » Le magnétisme des aimants et l’électricité
statique « Sur la route de l’électricité est un ouvrage en trois volumes qui vise à stimuler le goût des sciences auprès des jeunes, en misant sur l’histoire et l’expérimentation maison. L’approche structurée et systématique entraîne le lecteur dans un processus graduel de découvertes, de l’Antiquité à aujourd’hui, à travers des épisodes abondamment illustrés. Cette nouvelle approche pédagogique, qui interpelle beaucoup l’émotion, la créativité et le plaisir, met l’accent sur les expériences, les observations et les réflexions des savants, replacées dans leur contexte historique. » Les piles électriques et l’électricité
dynamique « Le passé, le présent et l’avenir de l’électricité et des expériences faciles à faire chez soi. Le deuxième volume de Sur la route de l’électricité décrit comment les hasards et la méthode scientifique ont conduit à la découverte et au perfectionnement des piles électriques, ainsi qu’à la découverte et aux applications des phénomènes reliés aux courants électriques, qu’on a appelés l’électricité dynamique. » *** Dossier
thématique sur la physique Le plein d’activités pou deux thématiques fondamentales : la physique et la chimie. Du jeu interactif sur les molécules à la trousse d’animation sur les caoutchoucs, en passant par l’histoire de Marconi, Kaléidoscope vous présente une foule d’outils et de services qui vous accompagneront dans votre découverte de ces univers fascinants. Rendez-vous ici : ***
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