Expérience de Milikan

[invite50bea2d7]

Bonsoir au Forum de Physique.

Avant tout, sachez que mon fils & moi-même partageons le même compte & pseudonyme sur Futura-Sciences : voyage200.
Ancien professeur agrégé de Physique-Chimie (collège-lycée) à la retraite, j'aime bien partager des exos qui m'ont frappé pendant ma carrière professionnelle.
Voici la résolution d'un exercice à propos de l'Expérience de Milikan....


Donnée :
On veut superposer au champ de gravitation qui s'exerce sur des gouttes d'huile électrisées négativement un champ électrique uniforme. On utilise pour cela un dispositif constitué de deux plaques métalliques planes et parallèles, reliées à une source de tension continue.



1.a.Représenter sur un schéma la disposition des plaques et les lignes du champ créé pour s'opposer à l'effet de la gravitation sur les gouttes d'huile.



Pour s'opposer à l'effet de la gravitation, la force électrique doit être verticale et dirigée vers le haut.



, or vertical dirigé vers le bas.

Les plaques doivent donc être parallèles, horizontales. La plaque supérieure doit être à un potentiel plus élevé que la plaque inférieure.




1.b.La tension entre les plaques distantes de est de . Calculer la valeur du champ électrique .







2.L'une des gouttes, de rayon et de masse volumique , reste alors en équilibre.


2.a.Calculer la valeur de la force électrique exercée sur la goutte.



La goutte est en équilibre. Elle est soumise à l'action de son poids et de la force électrique.






Masse de la goutte :








Donc



2.b.Calculer la valeur de la charge électrique portée par la goutte.









La goutte porte une charge égale à celle de électrons.



Voilà pour cet exercice. Dites-moi si vous avez besoin des connaissances, des données, de la leçon préliminaires.


Mon fils m'a conseillé d'ajouter les captures d'écran de ce message (il y aurait, apparemment, des incompatibilités Latex selon le navigateur utilisé).


Les voici :


Expérience de Milikan A.png

Expérience de Milikan B.png
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[Black Jack 2]

Bonjour,

Je remarque que cet exercice est conforme à l'optique actuelle, soit poser une multitude de sous-questions qui conduisent vers la solution finale sans qu'il soit besoin d'une réflexion globale.

Personnellement je regrette cette manière de faire.

Personne n'a jamais développé son sens de l'orientation s'il se contente de suivre les indications de son GPS à chaque carrefour.

Autre petit malaise, utiliser une donnée avec 1 chiffre significatif (par exemple Rho = 8.10^-1 kg/dm³) et fournir une réponse (par exemple F = 2,238.10^-14 N) avec 4 chiffres significatifs ne me semble pas très sain.


Mais, je suis connu comme pinailleur.

[invite50bea2d7]

Je remarque que cet exercice est conforme à l'optique actuelle,

Cet exercice date du Baccalauréat Scientifique 1999.
Les méthodes pédagogiques n'ont-elles pas évolué depuis ???

[Black Jack 2]

Bonjour,

Je parle de ce qui se faisait 2 ou 3 décennies avant 1999 (où c'était déjà bien dégradé)

Dans un tel exercice, on aurait décrit l'expérience :

"condensateur plan à air avec plaques horizontales avec des gouttes d'huile électrisées négativement entre les plaques"

Données : distance entre plaques, tension entre les plaques, rayon des gouttes d'huile sphériques, masse volumique de l'huile, valeur de g

Et on aurait demandé de calculer la charge portée par une goutte pour qu'elle reste immobile entre les plaques et de faire un croquis de l'expérience.

Aucune sous question qui indique évidemment la direction à suivre vers la solution (ce qui annihile l'esprit d'analyse globale d'un problème)

Et pour faire joli, il est probable que dans les données fournies, on en aurait ajouté l'une ou l'autre non utile à la résolution de problème.

Le hic est que si on fait cela maintenant (et peut-être déjà en 1999) ce sera probablement l'hécatombe.

Mais c'est vrai que le pourcentage de réussite dans un bac général était bien plus faible "avant" ... les autres avaient été aiguillés vers des filières techniques ou professionnelles ... dans lesquelles ils pouvaient acquérir d'autres types de connaissances pour un boulot futur.

Aujourd'hui, gros pourcentage de réussite au bac général ... mais avec une bonne portion incapable de poursuivre des études supérieures et sans les connaissances pour un autre boulot qu'ils auraient pu obtenir dans d'autres filières si on ne les avait pas leurré sur leurs capacités à poursuivre du supérieur en abaissant drastiquement les exigences dans le Secondaire.

Mais cela nous éloigne de tes préoccupations et je te prie de m'en excuser.

[A voir en vidéo sur Futura]

[PA5CAL]

Bonjour

Je parle de ce qui se faisait 2 ou 3 décennies avant 1999 (où c'était déjà bien dégradé)

En effet, ça s'était déjà dégradé avant cela. Les réformes qui ont touché le lycée et l'enseignement supérieur dans le milieu des années 80 avaient déjà institué, notamment en sciences physique, l'apprentissage de résultats importants sans en expliquer la provenance ni en donner la démonstration. Les profs s'arrachaient déjà les cheveux, en se demandant comment ils allaient pouvoir continuer à former des esprits scientifiques en occultant des éléments nécessaires pour appréhender un certain nombre de notions et de démarches propres à ces matières. La croyance commençait à prendre le pas sur la raison. Et ça n'a fait qu'empirer, dans l'esprit comme dans le détail. Aujourd'hui, j'en constate régulièrement les ravages dans le milieu professionnel, dans les publications (soi-disant) scientifiques, et jusque dans l'attitude parfois atterrante de nos jeunes « élites ».


Dans le cas présent, on gagnerait certainement à commencer par exposer succinctement l'objectif global de l'exercice, et éventuellement ce qu'on se propose de faire pour y parvenir.

Concernant la remarque sur le nombre de chiffres significatifs, je ne peux qu'approuver. Je pense qu'on souffre suffisamment de la disparition des notions de précision, de tolérances et de marge d'erreur dans la pratique des activités techniques pour les ignorer jusque dans les exercices.