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 L'émergence historique de la notion de pression

Archimède, Stevin , Galilée et la naissance de l’hydrostatique

Prof. Patricia Radelet (UCL)

 L’étude de la statique est née de l’étude des machines simples. Ce terme recouvrait chez les anciens les engins de levage qui servaient à élever des masses, le plus souvent pour construire des maisons ou des temples. Elle est donc fille de l’architecture.  L’hydrostatique est née elle aussi dès l’Antiquité de la volonté des hommes de voyager par mer, de l’étude des corps flottants.

L’histoire de ces sciences anciennes est intéressante car elle montre comment les hommes se sont forgés les concepts fondamentaux grâce auxquels ils sont progressivement arrivés à mathématiser l’univers qui les entoure. De ce fait, elle fournit à l’enseignant des images qui lui permettent d’amener les élèves à une perception intuitive de certaines grandeurs physiques et de certains concepts fondamentaux.

Ainsi l’histoire de la statique qui commence par l’étude du levier fournit les concepts de force, de moment de force et la loi d’équilibre des moments qui peut ouvrir la porte à la difficile loi de conservation du moment angulaire total. Nous montrerons que l’intuition qui guide Archimède lors de sa découverte de la loi qui porte son nom est la même que celle qui le mène à l’équilibre du levier. Nous verrons ensuite comment partant de cette première étude, la perception de la pression entre en jeu chez Stevin et Galilée.

 

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Patricia Radelet-de Grave est Professeur à l’Université catholique de Louvain où elle enseigne l’histoire des sciences mathématiques et physiques aux étudiants en  mathématique et physique. Elle est également éditeur général de l’édition Bernoulli qui a pour but de publier les œuvres et la correspondance des huit mathématiciens, physiciens et médecins de cette célèbre dynastie bâloise des XVIIe et XVIIIe siècles.

L'expérience de Pascal, du Puy de Dôme au Dôme des Écrins

Dr Christiane Buès  (Rectorat Aix-Marseille, F) 

Devant l'intérêt des élèves pour des recherches sur Galilée conduites en 1988-89, trois classes de première ont été amenées à travailler sur Newton et Pascal dont les œuvres se prêtent à un travail interdiscipli-naire. En physique, l'étude de la pression atmosphérique est au programme et l'idée de reproduire l'expérience historique de Pascal semble idéale vu la dénomination du  lycée (Lycée d'Altitude). Il s'agit de réaliser l'expérience de Torricelli, élève de Galilée, à différentes altitudes pour montrer que la hauteur de la colonne de mercure n'est pas due au fait que "la nature a horreur du vide!"

Ainsi la mesure de la pression atmosphérique et la mesure de la température d'ébullition de l'eau furent réalisées  simultanément en dix lieux dont les altitudes s'échelonnent de 10 m à 4015 m, grâce à la proximité du massif de Écrins. Nombreux furent les volontaires pour tenter le sommet : plus de vingt élèves et cinq professeurs ont transporté à ski, tubes, mercure, mètres, thermomètres, réchauds et autres récipients au sommet du Dôme. D'autres ont réalisé les expériences aux différentes étapes de l'ascension ou centralisé les résultats au lycée. Au sommet, malgré la fatigue, le moment où le mercure se stabilisa à 47 cm provoqua surprise et émotion. Pascal, aidé de son beau-frère, l'avait dévoilé, il y a plus de trois cents ans. Mais le voir de ses propres yeux, c'est autre chose!

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Physicienne de formation, Christiane Buès fut longtemps professeur de Lycée.  C'est la difficulté d'enseigner certains concepts scientifiques qui l'a menée à réaliser plusieurs Projets d'Action Educative interdisciplinaires ayant pour thème fédérateur l'histoire des sciences.  Sa thèse, défendue en 1999, s'attache à l'Histoire du concept de mole (1865-1969) et ses recherches historiques portent sur la chimie des solutions et la chimie physique.  Elle est depuis 1994 coordinatrice académique à la Valorisation des innovations pédagogiques de l'Académie Aix-Marseille et conduit des stages de formation interdisciplinaire sur l'introduction de l'histoire des sciences dans l'enseignement.