Coup de main pour une petite étude :-)

Plop Imagine, je veux bien les reps également s'il te plaît. ^^

1) b) Au pied du mât

2) b) A côté de la voiture

3) Phase de montée:Poids de la balle (et pressions en chaque endroit de la balle qui se compensent globalement)
Phase "d'equilibre":idem
Phase de descente:idem

4)La pierre et la bille arrivent en meme temps au sol

5) a) Il monte

5') Par rapport à la situation initiale il monte aussi.Sinon par rapport à quand la brique etait dans le recipient, je dirais que le niveau ne change pas.?


Sinon je suis 2eme année de prépa bcpst (bio quoi ^^)

En esperant t'avoir aidé

Oui oui, imaginon attaque "réponse"

Bonjour !

Etudiant, 1ere année DUT Informatique.

1)Au pied du mât.
2)Derrière la voiture.
3) Gravité, frottements, poussée d'Archimède pour les 3 phases. EDIT : Oops, on oublie les frottements.
4)Ils arrivent en même temps.
5)Il monte. Il monte.

J'aimerais aussi avoir les réponses par MP.
A plus !

[ Dernière modification par moapol le 14 nov 2009 à 18h33 ]

Salut

J'ai bien assez de réponse

Merci beaucoup à vous car cela m'a permis de vérifier pas mal de chose

Je vous donne les réponses :

1) Vous êtes tout en haut du mât d'un petit voilier qui avance sur une mer parfaitement calme, en ligne droite à vitesse constante. Vous lâchez une petite pierre du haut de ce mât. Où tombe la pierre si on oublie tout les frottements ?

La balle tombe au pied du mât.
Ici, c'est le fait de se dire que même pendant sa chute, la balle fait toujours partie du voilier qui est contre-intuitif.
Elle suit donc le mouvement du voilier et tombe au pied du mât.
Pour la petite histoire, ce problème a été posé pour la première fois par Aristote qui, parce qu'il privilégiait le raisonnement par la logique intuitive, était persuadé que la pierre tomberait derrière le mât si l'expérience était faite.
Il est à noter que c'est sur ce postulat que Aristote et et surtout l'Église se sont basés pendant des siècles pour expliquer que la Terre ne pouvait pas tourner sur elle-même ; en effet, il prétendait que si c'était le cas, alors une pierre lâchée du haut d'une très haute tour devrait tomber derrière celle-ci puisque, pendant sa chute, la Terre devrait avoir tourné un minimum.
Cette idée a perduré pendant des siècles jusqu'à ce que Galilée parvienne à expliquer un des principes les plus fondamentaux de la physique : celui de référentiel d'étude. (Un peu long à expliquer mais pas compliqué. ).

2) Une voiture roule à une vitesse constante de 70 km/h sur une portion en ligne droite d'une autoroute.
Un passager de la voiture passe alors le bras par la fenêtre et lâche une pierre à l'extérieur de la voiture qui continue à rouler.
Où la pierre touche t'elle le sol si on oublie tout les frottements ?

La pierre tombe à côté de la voiture.
Il est très intéressant de constater que, alors que la situation est exactement la même que la précédente, certains d'entre vous ont répondu correctement à la première question mais ce sont trompé sur sur celle-ci.
Il semblerait qu'il soit encore plus contre-intuitif de se dire que dans cette situation, la pierre fait encore partie du référentiel de la voiture, même pendant sa chute.

Je vais me pencher sur la question parce que je trouve cette constatation super intéressante.

3) Jean-Michou lance une balle en l'air verticalement vers le haut puis la rattrape. On décompose le mouvement de la balle en trois phases : la montée, la descente et le moment où la balle est immobile au plus haut de son mouvement. On oublie tout les frottements.
Pendant chacune des phases, sauriez vous dire quelles sont les forces qui s'exercent sur la balle ?

Pendant chacune des phases, seul le poids de la balle (autrement dit la force de gravité qui attire la balle vers la Terre) agit sur la balle.
Les frottements avec l'air sont négligés, (de même que la poussée d'Archimède car la masse volumique de l'air est négligeable par rapport à celle de la balle et ça c'est pour ceux qu'on voulu se la péter et faire jôr "je pense instinctivement à la poussée d'Archimède" mais c'est vrai que j'aurai ptet dû préciser aussi. Mea Culpa bande de crâneurs ).
L'erreur ici est extrêmement fréquente car il est particulièrement contre-intuitif de se dire qu'un objet puisse bouger dans une certaine direction sans qu'aucune force particulière ne s'applique sur lui.
Le fait que beaucoup ait cru que la balle montait parce qu'une force s'appliquait à provient de la confusion très classique entre vitesse et force : ce qui fait monter la balle n'est pas une force mais la vitesse initiale qu'on lui a donné.
Là encore, il s'agit d'un raisonnement extrêmement contre-intuitif

4) Marie-Mohammed lâche une lourde pierre et une petite bille de verre plus légère d'une même hauteur. Il l'y a pas de frottement. Quel objet va toucher le sol en premier ?

Les deux objets touchent le sol au même moment. Encore un pied de nez à la logique Aristotélicienne qui stipulait que plus la masse d'un objet est grande, plus la vitesse de chute de cette objet est grande. Pour déduire cela, Aristote avait fait l'expérience avec une plume et un marteau et avait constaté que la plume touchait le sol bien après le marteau.
Mais Aristote avait complètement négligé les frottements de l'air qui ralentissent la chute de la plume, d'où son erreur.
La "loi de la chute des corps" qui explique posément pourquoi "la vitesse de chute d'un objet, quel qu'il soit, ne dépend pas de sa masse" (sic) est dû à Galilée qui applique une des plus grandes découvertes de Newton : le principe d'inertie.
D'ailleurs Galilée avait prédis que si on refaisait l'expérience de la plume et du marteau sur la lune et donc sans possibilité de frottement avec de l'air, la plume et le marteau toucheraient le sol en même temps.
Je vous laisse constater

5) Un petit récipient vide quelconque flotte dans un bassin remplie d'eau. On pose une brique dans le récipient sans que cette dernière le fasse couler. Que fais le niveau de l'eau dans le bassin ?
a) Il monte ?
b) Il reste identique ?
c) Il descend ?

Même question si on enlève simplement la brique du récipient et qu'on la pose au fond du bassin ?

Dans les deux cas, le niveau de l'eau monte par rapport au niveau de l'eau lorsque le récipient est vide et qu'il n'y a pas de brique au fond du bassin.
En revanche, il est assez contre-intuitif de se dire que, lorsque l'on part de la situation où le récipient contient la brique et où l'eau est alors à certain niveau, et qu'à ce moment là précis on retire la brique et on la pose au fond du bassin, le niveau de l'eau va baisser de manière significative.
De même, si vous partez de la situation où vous avez un récipient vide qui flotte dans un bassin rempli d'eau, si vous faites couler ce récipient au fond du bassin, le niveau de l'eau va baisser.

En extrapolant, si l'on avait mesuré le niveau de la mer entre le moment où le Titanic flottait dessus est celui où il s'est retrouvé complètement immergé après avoir coulé, on aurait constaté que le niveau de la mer aurait baissé.

L'explication est un peu capillotractée et je manque un peu de temps mais il s'agit d'une application assez simple du très ancien principe d'Archimède. Dès que peux, je tente une explication pour ceux que ça intéresse.

Je vous remercie encore beaucoup pour votre participation ! J'ai constaté plein de trucs vachement intéressants et je vais décortiqué tout ça

Merci encore

A++

Le 14/11/2009, imagine avait écrit ...

Je vous remercie encore beaucoup pour votre participation ! J'ai constaté plein de trucs vachement intéressants et je vais décortiqué tout ça

Merci encore

A++

Outre le fais que je suis une bille intersidérale ?

J'ai été spontané dans mes réponse comme l'avais souhaité imagine ça ma jouer des tours pour les deux premières, après coup je m'étais dis que c'était pas cohérent avec la suite

Bon, ben, je me suis fait sur la 3e question et le poids ... Au moins, j'ai appris (ou réappris) un truc

Salut

Du point de vue logique, je crois que la question 3 pose un petit problème parce les gens ne savent tout simplement pas forcément ce qu'est une "force". On ne peut peut-être pas demander à quelqu'un à qui on a jamais expliqué ce qu'était une force d'en faire l'inventaire pour une situation.

Même pour ceux qui ne font pas ton étude, les résultats sont en effets intéressants (notamment pour les questions 1 et 2). Merci !


Pour les explications "scientifiques", je veux bien en faire une ébauche :

Pour ce qui est des questions 1 et 2 :

Imaginez-vous dans une voiture roulant à 100km/h. Le péage arrive bientôt et vous prenez votre carte bleue, mais elle vous échappe des mains. Que se passe-t-il ? Tombe-t-elle à vos pieds ou va-t-elle se ficher à 100 km/h dans la tête de votre enfant ?

C'est ce que l'on appelle le principe d'inertie. Si vous ne faites aucune action sur un objet, il garde la même vitesse. Dans les deux cas en question, seule la gravité agit sur l'objet qui tombe, elle agit verticalement. Seule la vitesse verticale de l'objet change donc, mais horizontalement, il avance toujours comme le bateau/la voiture.


Pour la question 3 :

Ce que l'on appelle une force, un peu en fait l'appeler un action. C'est en fait tout ce qui modifie le mouvement d'un objet par rapport au fameux principe d'inertie.
Il y a des forces de contact, et des forces à distance. Il y a peu de forces à distance, par exemple la gravité, ou l'électromagnétisme (avec des aimants par exemple).

Quand MM lance la balle en l'air, il applique une force sur la balle, pour la faire accélérer vers le haut. Puis il la lâche. A partir de ce moment, il ne touche plus la balle, il n'applique plus de force dessus. La balle décrit une jolie parabole parce la gravité la fait accélérer vers le bas.


Pour la 4, la chute des objets :

Il faut savoir deux choses :
- Pour porter 2kg, il faut utiliser 2 fois plus de force que pour porter 1kg.
- Pour pousser 2kg , il faut utiliser 2 fois plus de force que pour pousser 1kg.

Ce qui signifie que la gravité pousse deux fois plus sur 2kg que sur 1kg. Ce qui tombe bien, puisque cela veut dire qu'elle peut les pousser de la même manière : les objets tombent à la même vitesse.

Pour information, ce résultat est tout sauf prouvé et c'est encore un grand mystère pour tous les scientifiques. Le poids d'un objet est proportionnel à sa "masse gravitationnelle" tandis que la force qu'il faut exercer sur un objet pour augmenter sa vitesse de 1 m/s est proportionnelle à sa "masse d'inertie", mais on ne sait pas expliquer pourquoi ces deux masses sont égales (à ce que l'on appelle simplement la masse de l'objet).


Et le 5, la brique et le récipient :

Bon, tout le monde a su dire que l'eau monte quand on met la brique dans le gobelet. En, effet quand on met la pierre dans le gobelet, il s'enfonce dans l'eau et comme il prend plus de place, le niveau de l'eau monte.

Quant à l'histoire d'enlever la pierre pour la mettre au fond du bassin.

Imaginez un verre en verre et en verre en plastique de même forme, et une bille trèèèès lourde.
Vous remplissez le verre en verre d'eau à moitié, puis vous mettez le verre en plastique au dessus, il est tellement léger qu'il ne s'enfonce presque pas dans l'eau.
Puis vous mettez la bille trèèèès lourde dans le verre en plastique. Tellement lourde, la bille, qu'elle va jusqu'au fond : le verre en plastique s'encastre dans celui en verre. Il n'y a bien sûr plus de place pour l'eau, qui déborde du verre en verre.
Vous enlevez tout et remettez l'eau à moitié du verre en verre, puis la bille au fond de l'eau et le verre en plastique au-dessus. Le niveau de l'eau ne monte qu'un tout petit peu ...

Je n'ai pas voulu me la péter en citant la poussée d'Archimède, j'ai juste appris qu'un système de ce genre comportait ces trois forces, et qu'effectivement, la poussée est négligeable par rapport aux 2 autres, dans l'air. Dans le doute, j'ai préféré la citer. (et puis j'ai pas lu la réponse des autres, en plus.)
Pour la question 2, je me suis trituré l'esprit pour retrouver des souvenirs comme quoi ça changerait par rapport à la question 1, mais non, je me suis gourré. M'en fous, je retournerai pas en Terminale ! Na !

Content de t'avoir aidé, en tout cas.

Bonne soirée.

pour la 1 et la 2, j'ai toujours eu du mal à me le représenter, jusqu'à ce qu'on me dise un truc qui me l'a rendu intuitif : au moment où on lache la balle, elle a une vitesse initiale dans le sens du déplacement du véhicule et ne fais pas que tomber vers le bas

pour ta prochaine étude, je te propose une autre question de physique contre-intuitive : l'eau froide gèle-t'elle plus vite ou plus lentement que l'eau chaude ?

Le fait que beaucoup ait cru que la balle montait parce qu'une force s'appliquait à provient de la confusion très classique entre vitesse et force : ce qui fait monter la balle n'est pas une force mais la vitesse initiale qu'on lui a donné.
Là encore, il s'agit d'un raisonnement extrêmement contre-intuitif

Mouaih, après le commun des mortels ne peut pas forcement comprendre seul la différence subtile entre force et vitesse que tu n'as pas expliquée. Autrement dit, seuls ceux qui connaissent d'emblée la réponse peuvent bien répondre à la question, et donc on n'est pas face à une question de "logique", mais à une question de "je savais ou je ne savais pas". Dans ma petite tête, il est logique de penser que tant que la balle monte, c'est que la force qui l'a lancé agit toujours en diminuant, même si on me dit qu'en fait ce n'est pas de la force mais de la vitesse.

Même question si on enlève simplement la brique du récipient et qu'on la pose au fond du bassin ?
Dans les deux cas, le niveau de l'eau monte par rapport au niveau de l'eau lorsque le récipient est vide et qu'il n'y a pas de brique au fond du bassin.

Là il faudra être plus précis si tu viens à reposer la question, car moi j'ai répondu pour le deuxième cas au fait de savoir si le niveau de l'eau monte entre le moment où la brique est dans la fond du récipient et celui où elle est dans le fond du bassin. Si j'en crois ta réponse, il fallait dire par rapport au moment où la brique est nul part et celui où elle est au fond du bassin. Là c'est évident que l'eau monte.



Bon c'était sympa. Je suis content de pas m'être fait avoir pour la 2, car je me suis bien dit à ce moment là qu'il fallait répondre comme la 1, car la situation était identique. Lorsqu'on est dans un véhicule, on est porté dans le sens de ce véhicule. C'est le cas des passagers comme de la balle. Si on quitte physiquement le véhicule d'un coup, on sera toujours porté par l'inertie un certain temps dans le sens du véhicule. C'est ce qui arrive si on saute d'un véhicule à grande vitesse (on doit rouler sur le côté quelque instants) ou en cas d'accident lorsqu'on passe à travers le part-brise. Pour la 4 par contre, c'est encore une question du "on sait ou on sait pas". Impossible de raisonner simplement pour ce genre de question et seul le savoir importe (pour le coup, je savais).

Salut supera

Le 15/11/2009, Superarcanis avait écrit ...

Le fait que beaucoup ait cru que la balle montait parce qu'une force s'appliquait à provient de la confusion très classique entre vitesse et force : ce qui fait monter la balle n'est pas une force mais la vitesse initiale qu'on lui a donné.
Là encore, il s'agit d'un raisonnement extrêmement contre-intuitif

Mouaih, après le commun des mortels ne peut pas forcement comprendre seul la différence subtile entre force et vitesse que tu n'as pas expliquée. Autrement dit, seuls ceux qui connaissent d'emblée la réponse peuvent bien répondre à la question, et donc on n'est pas face à une question de "logique", mais à une question de "je savais ou je ne savais pas". Dans ma petite tête, il est logique de penser que tant que la balle monte, c'est que la force qui l'a lancé agit toujours en diminuant, même si on me dit qu'en fait ce n'est pas de la force mais de la vitesse.

T'es grognon parce que tu t'es planté
Mais c'est pas grave bien au contraire ! J'ai bien expliqué au début que le but de ce mini-test n'était pas d'avoir absolument tout juste mais simplement pour moi d'étudier, surtout dans le cas de personnes qui n'ont pas particulièrement de connaissances scientifiques (comme toi par exemple), la manière de raisonner et l'influence de l'intuition sur le raisonnement.
Je me fous totalement que tu te sois planté et il est évident que sans certaines clé il était complètement impossible de trouver d'instinct la bonne réponse
Le but n'était pas du tout d'évaluer vos connaissances
Je savais pertinemment que vous seriez un maximum à vous planter (je me suis planté moi aussi quand j'ai été confronté pour la première fois à cette situation) mais ce qui m'intéressait était juste de savoir comment notamment vous alliez justifier votre erreur.
Et puis prout à la fin !

Merci à toi en tout cas

A++

Mais je ne suis pas grognon, et j'ai bien compris ton but, mais j'essaye de t'expliquer que j'ai pas l'impression que cette question te sera utile par rapport au but que tu nous as expliqué : raisonnement et intuition.

Pour la question 1 et 2, il peut y avoir du raisonnement, car il est possible pour quelqu'un qui ne connait pas la réponse de finalement la trouver, en comparant la situation a du vécu. Comme je l'ai dit, n'importe qui qui a voyagé dans une voiture qui roulait rapidement et qui freine un peu brusquement a pu constater cet effet de l'inertie. C'est encore plus facile à voir lorsqu'on prend le bus et qu'on est debout. Donc on peut répondre en raisonnant ou par intuition. Ce qui est intéressant ici c'est de voir comment les gens peuvent se contredire, par intuition, lorsque les données du problème changent, et qu'on est face à une vitesse beaucoup plus grande.

Pour la 4, c'est de la connaissance pure. On sait ou on ne sait pas. On nous a dit la réponse ou on a fait soit même le test avant, mais on ne peut pas l'inventer. Après par intuition et lorsqu'on ne sait pas, on peut se gourer (c'est même pas "on peut", c'est "on se goure"), et dire que le plus lourd tombe en premier, donc c'est intéressant. Moi c'est ce que je pensais avant qu'on me dise que c'est faux. Mais il n'y a pas de place pour la réflexion, sauf si on est un génie, car n'importe qui qui connait la réponse et qui n'a pas étudié le sujet serait incapable d'expliquer pourquoi c'est comme ça.

Pour la 5 c'est toujours pareil. On sait bien sûr que lorsqu'on rentre dans une baignoire, l'eau monte, donc on peut raisonner avec la brique. Par contre on ne sait pas si entre le moment où la brique est dans le récipient et celui où elle est dans l'eau, le niveau monte, car ça on n'a jamais eu l'occasion normalement d'en faire l'expérience dans la vie de tous les jours. Donc soit on nous l'a dit, soit on a été curieux et on a fait l'expérience, soit on ne sait pas. Mais il n'y a pas de place pour la logique, sauf à être un esprit supérieur. Après par intuition, je sais pas trop ce qu'on peut répondre. Moi j'ai répondu au hasard.

Mais pour la 3, le problème se pose différemment, car si les gens se gourent, c'est pas du tout par manque d'intuition ou de raisonnement. C'est uniquement qu'ils n'ont pas saisi totalement l'une des notions de l'énoncé. Donc je ne sais pas exactement ce que tu souhaites tirer de cette question si ce n'est "ceux qui ont appris la différence entre force et vitesse peuvent répondre à la question". Je me fous d'avoir eu tord. Je t'explique pourquoi et j'essaye de comprendre ce que toi tu cherches en posant cette question.

Voilà, je te mâche ton travail, mais j'aimerai toujours savoir ce que tu entendais par "Même question si on enlève simplement la brique du récipient et qu'on la pose au fond du bassin ?". On cherche à savoir si le niveau monte par rapport au moment où la brique est dans le récipient ou nul part ?

[ Dernière modification par Superarcanis le 15 nov 2009 à 12h27 ]