Problème de physique : détermination de e par Millikan

[valpolicelli]

Bonjour,

Les nouveaux programmes de lycée nous demandent de proposer des problèmes aux élèves. Je propose un problème qui permet d'étudier comment Millikan a déterminé la charge élémentaire dans les années 1909 - 1913. Ce problème peut se positionner dans le chapitre sur les particules élémentaires, les interactions fondamentales ou encore un chapitre sur les champs. Personnellement, je le propose dès octobre, dans un chapitre sur les particules élémentaires et les interactions fondamentales.

Je consacre deux heures de travaux dirigés avec les élèves à traiter le problème en profondeur, avant le devoir surveillé sur table (DST). Inscrit dans un contexte historique, il permet de revoir le principe d'inertie. Il permet également d'étudier la poussée d'Archimède, les composantes d'un vecteur dans une base (ou un repère), ce qui n'est plus dans le programme actuel de Première S, mais je le fais tout de même afin de préparer les élèves à ce qu'ils verront en classe de Terminale S (deuxième loi de Newton, mouvement d'une particule dans un champ de pesanteur). Il permet aussi de faire du calcul littéral, l'un des parents pauvres de la réforme...

Ce n'est pas un problème ouvert car les questions sont nombreuses. Mais il est possible de supprimer des questions,... Etant donné que les élèves ont beaucoup de difficulté avec les calculs littéraux et qu'ils veulent tout de suite écrire des nombres, les questions sont volontairement "fermées" afin de les obliger à écrire les expressions littérales.

M. C. BRETON

[Célestine]

Très intéressant, ton problème. Merci du partage.

Une question, vu que je débute sur le nouveau programme de première : la poussée d'Archimède est au programme ?

[valpolicelli]

Bonsoir,

Non, la poussée d'Archimède n'est pas au programme, mais lors de la séance de travaux dirigés qui précède le DST, je leur donne et explique la formule : P_{A} = \rho_{fluide} fois V_{immergé} fois g, en expliquant chaque terme.
De plus, à la fin du calcul, je compare les valeurs du poids P de la gouttelette, de la poussée d'Archimède P_{A} et de la force électrique. Je leur montre ainsi que nous aurions pu négliger la poussée d'Archimède par rapport au poids de la gouttelette d'huile.

Cela leur permet de voir que nous pouvons négliger une force par rapport à une autre après avoir déterminé le rapport des deux forces (calcul effectué en classe de seconde, pour déterminer des ordres de grandeur, et montrer l'intérêt des ordres de grandeur). De même, en classe de Terminale, nous pouvons montrer que le poids d'un électron ou d'un proton est négligeable par rapport à la force électrique que subit la particule dans un condensateur plan, dans lequel règne un champ électrique.

Ces raisonnements permettent de faire des liens entre des parties du programme qui sont, à priori, disjointes.

[Célestine]

Ca me va. Je comprends tout à fait la démarche. Je m'étais juste interrogée sur la question demandant de redonner l'expression de P_A.