Continuer à ne pas enseigner la quantité de mouvement ?

[JacquesL]

Thème « Temps, mouvement et évolution » : l'introduction de la quantité de mouvement a-t-elle un intérêt (mis à part en relativité). Cette notion a disparu du programme depuis plus de 20 ans, au profit de l'accélération qui est plus conceptualisable par les élèves.

Je vois qu'on s'habitue à tout, même aux plus mauvaises habitudes.
Sans quantité de mouvement plus de principe de la conservation de l'impulsion.
Plus de conservation du vecteur impulsion-énergie, dont trois composantes ont disparu du programme. Quant à la quatrième composante, il suffit de voir la floraison de vendeurs de mouvements perpétuels, et de charlatans à la "médecine énergétique", pour comprendre que chez nombre de nos contemporains, la magie supplée à la compréhension.

Grâce à quoi, l'invariant relativiste du vecteur impulsion-énergie passe aussi à la trappe : la masse, duale de l'autre invariant relativiste, la fréquence intrinsèque, calculée par Louis de Broglie à partir de la relation de Planck-Einstein.

Plus de théorème d'Emmy Noether. A la trappe !
Plus de lien entre impulsion et longueur d'onde, puis qu'il n'y a plus d'impulsion...
La balistique des munitions, des flèches et des armes anti-char est impossible à traiter sans l'impulsion. Hop ! A la trappe !
A la trappe, le recul du canon !
A la trappe, la levée de l'arme de poing ou du f.m. si la munition est surdimensionnée sur les moyens mécaniques de maintien et de contrôle !

On se demande même pourquoi conserver le principe de conservation du moment angulaire (sous entendu par rapport à tel axe), puisque pour chaque particule ce moment angulaire est le moment de l'impulsion par rapport à ce même axe.
Autant rayer complètement Emmy Noether de l'histoire de la physique et de la mathématisation de la physique...

Plus de conservation du moment angulaire, donc plus d'explication physique à la déviation vers l'Ouest des alizées (et contre-alizées vers l'Est).
Oh ! Il reste bien l'astuce mathématique de l'accélération de Coriolis qui fait bien la même chose, mais combien de nos élèves retiennent ce qui est purement matheux ?

A la trappe aussi, la pression de radiation !

Les contraintes du travail extra-véhiculaire dans l'espace deviennent incompréhensibles à nos élèves, grâce à la disparition de la quantité de mouvement. Ils le voient à la TV, mais bôf... Même une fusée devient incompréhensible, grâce à la disparition de la quantité de mouvement.

Inutile d'ajouter que grâce à la disparition de l'impulsion, l'impulsion emportée par un photon disparaît aussi. Donc le recul de l'atome qui émet un photon disparaît. Le recul de l'atome qui absorbe un photon disparaît aussi. Grâce à quoi, on perd toute prise sur l'évaluation de la durée d'émission et la durée d'absorption du dit photon, et sur sa longueur de cohérence - par exemple pour interférences. On n'arrête pas le progrès...

Les conditions aux limites à la dématérialisation d'un couple positron-électron, elles disparaissent aussi avec la disparition de l'impulsion. On s'en sert tous les jours en imagerie médicale par PET-scan, mais il faut bien maintenant moderniser l'enseignement sur des bases toutes nouvelles !


L'accélération est une grandeur cinématique strictement macroscopique.
L'impulsion demeure en microphysique, et est une grandeur physique intrinsèque à la microphysique.

L'habitude est un guide déplorable, en sciences.
Et même en enseignement des sciences.

[JacquesL]

1) ... qui conduit à des nombres
2) ... conduisent aussi à des nombres.

C'est la comparaison des nombres ...

Là je suis inquiet.
Les grandeurs physiques sont des nombres ?
On peut additionner des kelvin et des mètres carrés ?
La physique c'est la lecture du cadran d'un appareil de mesure ?
On peut détecter ses erreurs sans le guide de la dimension physique et des symétries ?
Le principe de Curie, reliant la symétrie de la cause et la symétrie de l'effet, c'est pour les chiens ?

La charge électrique est un invariant relativiste, mais l'intensité d'un courant électrique est-elle un invariant relativiste ?
"Boaf ! Pas grave ! C'est tout des nombres !"
L'action hamiltonienne (et bien sûr la phase aussi) est un invariant relativiste, mais l'impulsion est-elle un invariant relativiste ?
"Boaf ! Pas grave ! C'est tout des nombres !"
...

Un potentiel magnétique a la symétrie du système de courants (des tas de [tex]\vec {i.dl}[/tex]) qui l'engendre (j'oublie provisoirement les spins). Mais son rotationnel (dérivée spatiale covariante antisymétrisée) a-t-il les mêmes symétries, le même degré tensoriel ?

Je suis inquiet.
Nous ne donnons pas à nos élèves une feuille de route claire. Nous ne savons pas leur dire : "à ce jour, vous en êtes là du parcours qui vous serait nécessaire pour être maîtres de ceci et de cela". Notre excuse est que l'inspecteur qui nous gouverne, lui non plus n'en sait rien du tout.

[JacquesL]

Ici un schéma de circulation de l'air autour d'un profil de voile - simplifié sans prise en compte des décrochements turbulents sous le vent du mât (plutôt désastreux, mais heureusement réparés par le souffle d'un foc, si le gréement en comprend).



Année 1994, la tentative de prise de contact avec le pape d'alors de la didactique de la physique, Jean-Louis Martinand, a résulté en un heurt sanglant avec son narcissisme buté : lui Martinand n'avait jamais su déceler les incohérences monumentales dans l'enseignement, et il les avait fidèlement reproduites. D'où ses appels au meurtre du témoin gênant.

Il y a deux points à discuter, en didactique de cette aérodynamique de la voile.

• Vaut-il mieux raisonner en accélération, ou en quantités de mouvements ?


• La circulation, autour du profil, ici dans le sens horaire sur votre écran ou votre feuille de papier, faut-il la représenter par un vecteur qui monte le long du mât, ou qui descend le long du mât ? Ou la laisser rester un gyreur qui demeure dans le plan de la figure ?

Raisonner en accélération ?
Certes la masse d'air change de vitesse (direction et module), donc ce changement se traduit mathématiquement par une accélération. Mais quelle taille de maille d'analyse faut-il prendre ? Comment suivre les détails du profil, et de sa turbulence ? Puis après il faut intégrer sur un volume contourné, aux bords contournés.
Expérimentalement, vous ne pouvez pas glisser des accéléromètres dans la veine fluide, qui suivent et reproduisent les accélérations de l'air à cette échelle.

Après quoi, la galère reprend pour en déduire la puissance transférée par le vent à la voile...

Raisonner en quantité de mouvement :
Il suffit de mesurer la vitesse du vent, et la densité de l'air quelques mètres en amont de la voile, et quelques mètres en aval (à environ une à deux fois la corde du profil), sur plusieurs mètres de large (largeur à prendre ? Deux fois la corde du profil). On est immédiatement compatibles avec bien des phénomènes d'interactions entre voiliers, décrit par les régatiers dès les années vingt (Manfred Curry, en premier, 1925, traduction française en 1930).
La différence entre les quantités de mouvement par seconde entre l'aval et l'amont, est la force transférée à la voile. Elle ne dépend pas du repère.
La puissance ? Dans le repère du voilier, la puissance délivrée est nulle : pas de déplacement du point d'application de la force aérodynamique.
Il faut choisir le repère de l'eau, qui est du reste celui où le voilier rayonne des vagues. La vitesse par laquelle multiplier la force, est la vitesse du voilier par rapport à l'eau ; le produit est un produit intérieur, vecteur vitesse par vecteur force donne puissance (qui n'est pas un scalaire, pas davantage qu'une énergie mécanique ne serait un scalaire, mais bien une composante qui dépend du repère).