La Physique Via la Magie

Nathaniel Lasry, PhD

Physics department, CEGEP John Abbott CollegeDepartment of Educational Psychology, McGill University

lasry@johnabbott.qc.ca

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

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.

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!”)

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

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

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

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)

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

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

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

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

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!

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.

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