Référentiel Galiléen

Sur les différentes pratiques pédagogiques et les documents généraux, les évaluations, la didactique, l'épistémologie... Tout ce qui est disciplinaire mais non lié à un niveau donné.

Référentiel Galiléen

Messagede diquedg » 01 Jan 2017, 19:57

Les élèves sont déboussolés quand on essaie de leur expliquer le concept de repère Galiléen. Entre parenthèses, moi aussi !!
Alors, je me demande s'il n'aurait pas mieux valu que ce concept ne soit pas au programme du lycée.
Qu'en pensez-vous ?
En attendant, je suis à la recherche d'une explication simple du ce concept.
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Re: Référentiel Galiléen

Messagede mathieu.lau » 01 Jan 2017, 22:33

Bonjour,

c'est un référentiel dans lequel le principe d'inertie s'applique.
Il est défini intrinsèquement par l'énoncé du principe d'inertie. C'est d'ailleurs la finalité de la première loi de Newton qui sinon serait inclus dans la deuxième.
Le référentiel terrestre est galiléen sur un laps de temps suffisamment long pour les expériences menées au labo.

Laurent
Mon premier livre : http://www.editions-ellipses.fr/product_info.php?products_id=11310 ou en raccourci http://tinyurl.com/y77mhb3x
Le deuxième (encore plus beau) : https://tinyurl.com/y2sfa8r7
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Re: Référentiel Galiléen

Messagede taumataroa » 01 Jan 2017, 23:56

Comme toi, je me suis cassé la tête sur ce problème de de référentiel Galiléen, Principe de l'inertie et repère de Frenet.

Sans le prévoir, mes élèves m'ont vite demandé "c'est quoi un référentiel non Galiléen ?", finalement nous en sommes arrivés à la conclusion suivante après quelques minutes de discussion :
Un élève est le passager dans une voiture (le référentiel), il jette en l'air une balle en l'air.
Cette balle retombe dans sa main si le véhicule est à l'arrêt ou en mouvement rectiligne uniforme.
En cas de mvt rectiligne accéléré ou ralenti, ou de mvt circulaire la balle ne retombe pas dans main à cause de forces fictives non exercées par un "corps sur un corps" (mais ressenties comme la sensation d'être plaqué sur le siège à l'accélération ou l'effet centrifuge). Ensuite il a été aisé d'introduite le référentiel terrestre considéré comme Galiléen...
Sinon je m'attendais à vraiment plus de difficulté pour le repère de de Frenet, qui est un repère "tournant"... (et donc "non Galiléen" pour certains élèves). Là il faut bien faire comprendre avec un exemple que dans un référentiel défini on peut choisir plusieurs repéré mathématiques différents pour décrire un mvt.

C'est avec cette leçon que l'on constate qu'en TS l'on a touché le fond, en maths et physique. Les élèves se savent pas représenter correctement plus d'une force (le poids ok, et encore il faut pas qu'il y ait une pente...), trouver la flèche, la portée, ou le temps de chute libre d'un mouvement parabolique.
Une élève m'a même avoué innocemment que cette leçon "c'est pour ceux qui veulent continuer en maths sup' ". J'ai plutôt des élèves sympas et sérieux, mais pas stressés par le bac grâce à leurs stratosphériques moyennes d'anglais, de philo, de sport, SVT...
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Re: Référentiel Galiléen

Messagede sallec4 » 02 Jan 2017, 17:21

En ce qui concerne les forces elles étaient au programme de collège avant , avec l'avant dernière réforme elles n'y apparaissaient plus, au profit de l'énergie sous toutes ses formes (entre autre l'énergie chimique et l'énergie potentielle que je trouvais inabordables à cet âge là). Donc normal qu'ils découvrent tout cela en arrivant au lycée. D'ailleurs en seconde aussi ils ont du mal avec les forces, c'est un chapitre qu'on fait rapidement sans approfondissement derrière.
Nouveau dicton des élèves ? :
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Re: Référentiel Galiléen

Messagede Célestine » 03 Jan 2017, 14:43

Je suis d'accord avec matthieu.lau : le principe d'inertie définit les référentiels galiléens (à privilégier effectivement à l'expression repère galiléen). J'insiste beaucoup auprès des TS sur ce point.
Et la définition se comprend assez bien en contraste avec les référentiels non galiléens, genre celui d'un manège qui tourne, dans lequel j'explique qu'il faut "le vouloir" pour obtenir un mouvement rectiligne uniforme (donc faire apparaître une force supplémentaire).
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Re: Référentiel Galiléen

Messagede diquedg » 03 Jan 2017, 20:24

Merci pour les réponses. J'espère que la discussion continuera.
Petite remarque : j'aurais du intituler ce sujet "référentiel galiléen" et non "repère galiléen" ?
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Re: Référentiel Galiléen

Messagede diquedg » 04 Jan 2017, 21:32

En expliquant qu'un référentiel galiléen "accepte" les lois de Newton, ne mettons pas la charrue avant les bœufs.
Prouver qu'un référentiel est galiléen n'est pas facile. Mais dire que si le référentiel est en translation uniforme par rapport à un référentiel galiléen,
alors il est lui-même galiléen, n'est-ce pas le serpent qui se mord la queue.
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Re: Référentiel Galiléen

Messagede Célestine » 04 Jan 2017, 21:56

Les référentiels galiléens forment une classe (dans son acception mathématique). Une fois qu'on en a un, on a les autres.

A ma connaissance, il n'est pas possible de "démontrer" qu'un référentiel est galiléen, puisqu'il n'existe pas de référentiel galiléen absolu. Le caractère galiléen est profondément lié à l'échelle de temps de l'expérience menée, et de la possibilité ou non de négliger les différents mouvements de rotation associés à ce référentiel. C'est d'ailleurs pour cela que l'on choisit un référentiel "truc", supposé galiléen. Cela signifie que quelqu'un a réfléchi à la question, et a validé l'hypothèse qui a permis de négliger les mouvements de rotation pour l'expérience considérée. Même si on ne prend pas nécessairement le temps, à chaque fois, de faire ce travail avec les élèves (ou plus précisément, jamais, au vu du temps non dilatable dont nous disposons pour finir le programme de TS), il est important que nous, enseignants, ayons cet élément à l'esprit. Cela permet d'être prêt en cas de question d'élève un peu poussée.
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Re: Référentiel Galiléen

Messagede candy » 04 Jan 2017, 21:58

Je trouve la discussion interessante. Pour moi, on ne "prouve" pas vraiment qu'un referentiel est galileen ou non... On postule qu'il existe des referentiels privilegies (galileens en l'occurence) pour lesquels les lois de Newton sont verifiees (principe d'inertie est somme des forces = ma). Si les previsions faites par les lois sont conformes au resultat de l'experience, alors bingo, le referentiel est galileen. Sinon, perdu, il faut prendre en compte les effets inertiels (les forces d'inertie de coriolis et d'entrainement) qui interviennent dans les referentiels non galileens.
Je ne sais pas si mon vocabulaire est celui en vigueur actuellement mais j'espere etre comprise malgre tout.
Sinon, il est a mon avis important de distinguer referentiel et systeme de projection (en particulier le repere de frenet qui est un systeme de projection tournant mais ne modifie pas le caractere galileen ou non du referentiel d'etude).
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Re: Référentiel Galiléen

Messagede diquedg » 14 Oct 2017, 17:43

Un élève de Terminale m’a posé "cette colle" :
Comment peut-on utiliser la loi de Newton dans le référentiel géocentrique pour étudier la trajectoire (circulaire) d’un satellite tout autour de la terre, alors que cette loi n’est valable dans ce référentiel que pour des courtes durées ? Et il enfonça le clou en ajoutant qu’on utilise, en plus, les formules de Frenet qui s’appliquent à un mouvement entièrement circulaire.
Je lui ai répondu, sans grande conviction, que l’on étudie une petite partie de la trajectoire. Il m’a demandé, alors : Qu’arrive-t-il au satellite ensuite ? Quitte-t-il son orbite pour tomber sur la terre ou se perdre dans le cosmos ?!
Que lui auriez-vous répondu ?
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