La Physique Via la Magie

1. La Physique Via la Magie Nathaniel Lasry, PhD Physics department, CEGEP John Abbott College Department of Educational Psychology, McGill Universitylasry@johnabbott.qc.ca

2. 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

3. 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.

4. 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!”)

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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)

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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!

14. 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.

15. 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