« Je suis jeune, il est vrai ; mais aux âmes bien nées / La valeur n’attend point le nombre des années » (II, 2, 405-406) Le Cid, Corneille
Les petits prodiges possèdent cette étincelle de génie qui les
distingue de leurs contemporains. L’écrasante majorité des petits génies ont
été remarqués très tôt par leur entourage familial ou le corps enseignant. Ils
bénéficiaient ainsi d’aides personnalisées, de bourses, correspondaient avec
les chercheurs d’écoles réputées.
Qui sont ces petits génies
précoces qui ont marqué l'histoire scientifique par leurs découvertes dans les
domaines des mathématiques, de l'astronomie, de la physique, etc. ? Qu'ont-ils
découvert ?A quel âge ?
Retour sur ces jeunes prodiges qui ont tant apporté aux
sciences :Evariste Galois, Edison, Blaise Pascal,
Einstein, Gaspard Monge, Johann Carl Friedrich GauB, Isaac Newton, Francis
Galton ou plus récemment Aisha Mustafa,Janelle Tam, Kelvin Doe etc...
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Histoire de l'enseignement de la physique-chimie depuis le 18e siècle :
L’enseignement de la physique au siècle des lumières :
La physique expérimentale se développe en France au milieu du XVII è siècle, sous l’influence de l’abbé Nollet.
Nollet(1700-1770) est le premier titulaire de la chaire de physique expérimentale du collège de Navarre, crée en 1753.
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| Abbé Nollet |
En 1746, à Versailles, devant Louis XV et la Cour, l’abbé Nollet met en rang 180 gardes royaux se tenant par la main.
Utilisant la machine électrique à frottement et la bouteille de Leyde, inventée cette année là par le professeur hollandais Musschenbroek, il inflige ainsi une commotion électrique aux soldats qui sautent en l’air dans le bel ensemble.
Peu de temps après, il réitère avec les religieux d’un couvent de chartreux cette fois-ci disposés sur une file de 3 kms de long.
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| Expérience de l'Abbé Nollet |
Son cours de physique ,donné d’abord à Bordeaux puis à Paris, attire des publics de plus de 600 personnes, dont le célèbre Montesquieu.
Ses leçons de physique expérimentale éditées en 6 volumes entre1743 et 1748 sont un tel succès que l’on trouve même des « éditions pirates ».
Il fabrique la plupart des instruments qu’il utilise pour ses expériences et en vend pour assurer leur financement.
Nobles et bourgeois « éclairés » se constituent des cabinets de physique.
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| Cabinet de physique |
Dès la fin du XVIIIe siècle des « démonstrateurs de physique » qui vendent des instruments interviennent à l’intérieur des collèges, montrant des phénomènes électriques ou magnétiques, expériences dans le vide etc…et permettent d’illustrer les cours dictés quelques mois auparavant.
L’enseignement de la physique au siècle de la révolution industrielle :
L’enseignement secondaire du XIX siècle est un enseignement de classe : c’est l’école de la bourgeoisie.Non gratuit, il est accessible à moins de 5% des enfants, essentiellement des garçons.
*1802. Création des lycées.
Dans la première moitié du XIXe siècle , de nombreux plans d’études secondaires se succèdent : la physique est maintenue en fin de cursus , en classe de philosophie.
*En 1821, on fixe dans une circulaire la liste du matériel de physique pour l’enseignement dans les lycées : on joint un catalogue de machines de précision en prenant soin de signaler que celles-ci ne sont absolument pas nécessaires pour les expériences de cours mais utiles, quand l’état des finances de l’établissement le permet, pour « les travaux particuliers » des professeurs, qui par leurs recherches, s’efforceraient de contribuer aux progrès des sciences.
Bien souvent, les professeurs sont amenés à construire des instruments soit pour leur enseignement soit pour leurs travaux de recherche.
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| Dumas, chimiste français |
Double agrégation de sciences : mathématiques , sciences physiques et naturelles.
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| Ministre Fortoul |
Dumas insiste alors sur le caractère expérimental de la discipline et recommande d’effectuer les expériences fondamentales en présence des élèves. Il encourage les professeurs à construire eux-mêmes les appareils.
En 2e année, les manipulations ont pour objet d’exercer les élèves au travail du verre à la lampe d’émailleur, de leur faire exécuter les principales expériences de physique et surtout un certain nombre d’expériences de précision. Au cours de ces manipulations, les élèves construisent des baromètres, thermomètres à mercure et à air, thermomètres à alcool…
En 3e année, les expériences ont pour objet d’apprendre aux élèves le détail des constructions des instruments de physique, l’usage des outils qu’on emploie. Elles sont dirigées par un habile constructeur d’instruments de physique et par le préparateur. On leur fait exécuter des croquis des différents appareils.
*En 1864, Cournot dénonce le fait qu’on s’appesantit trop sur les précautions à prendre dans l’expérience.
*1867 : triple spécialisation de l’agrégation de sciences.
*1880. Réforme de l’enseignement secondaire féminin. Les filles accèdent à l’enseignement secondaire. Les programmes à leur intention n’intègrent ni la philosophie, ni le latin et seulement quelques éléments de Science.
*En 1901, Henri Bouasse, indique qu’il est lamentable « de forcer les malheureux à enregistrer des robinets, des soupapes, d’un tas d’instruments absurdes ! ».
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| Henri Bouasse, physicien français |
*Lors de la réforme de 1902, l’enseignement scientifique est complètement réorganisé et les conditions du professorat de physique sont profondément modifiées avec l’institution d’exercices pratiques pour les élèves. Les recommandations jointes aux programmes soulignent l’importance de ces exercices pratiques et invitent le professeur à y attacher la même attention et le même intérêt qu’aux leçons. Les enseignants sont incités à utiliser des appareils peu coûteux, si possible fabriqués par eux-mêmes.
L’affirmation du caractère expérimental de la physique est réitérée de réforme en réforme du XIX au XXe siècle. L’insistance sélective sur ce caractère expérimental donne une image faussée puisque la démarche caractéristique de la physique est un « aller et retour » permanent entre la réflexion théorique et la pratique expérimentale.
*1924.Loi Bérard. Egalité des programmes pour les études masculines et féminines.
*1970 : Réforme Commission Lagarrigue : Modélisation, formalisation, expérimentation.
*1974 : Fusion de l’agrégation masculine et féminine de sciences physiques.
*1992 : Les programmes réaffirment la place essentielle des activités expérimentales.
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| Nicole Hulin |
Membre du conseil scientifique de l’ASEISTE
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Les collections scientifiques : de l’ancien au
contemporain
Intervention
de Marie-Laure Baudement et Baptiste Cottard le mardi 9 janvier 2018
*Une prise de conscience.
Le mardi 9 Janvier, Marie-Laure Baudement, conservatrice
du patrimoine à la mission scientifique) et son collègue Baptiste Cottard sont
venus parler dans le cadre de l’enseignement d’exploration MPS de la
conservation du patrimoine scientifique au sein de l’Université de Bourgogne.
L’enseignement et la recherche scientifique nécessitaient et nécessitent
encore un matériel spécialisé de démonstration, d’observation et
d’expérimentation, certains domaines plus que d’autres, notamment en biologie
végétale et en géologie. Ce matériel acquis depuis 1808 n’a pas été entièrement
conservé mais certains éléments ont été sauvés.
Alertée par ses professeurs, l’université en 1999
demande dans le cadre de son plan quadriennal des financements pour les
collections et la culture scientifique en général. Des financements sont
obtenus et renouvelés sur les contrats 2003-2006 et 2007-2010.
Un gros travail a déjà été fait sur l’inventaire et
la conservation préventive de ces collections. C’est une politique de petits
pas qui est mise en place au sein de l’université mais on avance…..
Une partie des objets anciens de physique ont été
sauvées par Michel Pauty.
Plus de 300 objets sont mis en dépôt au musée de la
vie Bourguignonne à Dijon.
Il
reste aujourd’hui de nombreux objets au sein de l’UFR Sciences et techniques.
*Le patrimoine contemporain.
Depuis les années 50,
la science avance toujours plus vite et on n’a pas ou peu d’objets qui
racontent cette histoire. C’est pourquoi depuis 5 ans , un programme
d’inventaire du patrimoine contemporain existe en France. L’université a
rejoint l’équipe du musée des arts et métiers en 2007. L’UFR est une mine pour
cette action.
Le patrimoine
contemporain comprend :
- le patrimoine matériel: de
l’instrument au produit industriel, les manuscrits et documents associés.
- le patrimoine immatériel:
la mémoire vivante recueillie sous forme
d’interviews, les savoirs faire des hommes et femmes de la recherche, qui ont
utilisé ces objets, les brevets.
Les actions menées sont regroupés sur le site web : www.patstec.fr
(Patrimoine scientifique et technique contemporain)
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Dans le cadre d’un appel à projet « Atelier/ Classe de CSTI », la classe Sciences et Patrimoine s’est rendue le vendredi 26 janvier au musée de l’électricité à Saint Apollinaire.
La classe a été divisée en 4 groupes :
Chaque groupe a découvert le lien entre :
- L’électricité et l’industrie : La collaboration entre Hippolyte Fontaine et Zenobe Gramme, donna naissance aux générateurs électriques et permit l’évolution industrielle.
- L’électricité et l’électroménager : Pour améliorer le quotidien de la femme, l’homme inventa des appareils destinés à lui simplifier la vie !
La richesse des collections du musée permet de voir l’évolution de ces différents appareils (machines à laver, lave-vaisselle, aspirateurs, réchauds etc..)
- L’électricité, le son , l’image : L’électricité a joué un grand rôle dans le développement des outils de communication. Des premiers téléphones aux postes radio en passant par les projecteurs de cinéma et les postes de télévision, l’évolution a beaucoup étonné les élèves ! De nombreux appareils fonctionnent encore très bien !
- L’électricité et l’éclairage : L’éclairage, c’est l’incandescence grâce à l’arrivée de la lampe à filament de carbone de Messieurs Edisson et Swann, mais c’est aussi la fluorescence, le sodium basse et haute pression, les iodures métalliques, les halogénures … et la LED.
- L’électricité et les appareils de mesure : Le musée possède toute une collection de vieux ampèremètres ou multimètres , pour certains d’une très grande précision( nA).On fait mieux à l’heure actuelle mais avec l’électronique…
Les élèves ont également fabriqué des piles avec des pommes de terre...
Après une pause déjeuner dans une salle de sport proche du musée, la classe s’est rendue à l’université des Sciences.
La classe a été à nouveau découpée en 3 groupes :
Un groupe est allé découvrir les réserves des instruments scientifiques au pôle Mirande.
Les 2 autres groupes sont allés visiter 3 laboratoires de recherche portant sur :
-Les nanotechnologies
-L’utilisation du laser
-Les fibres optiques (laboratoire de Christophe FINOT).
Les élèves termineront ce travail avec la participation à la nuit des musées 2018 au muséum d'histoire naturelle.
Ils reconstitueront un cabinet de curiosité et joueront des saynètes devant le public le 19 mai prochain.
Nous remercions vivement l’académie de Dijon et le kiwanis qui ont financé le bus et sans qui cette sortie n’aurait pas été possible.
Affiches réalisées par les élèves :
.................................................................................
Instruments scientifiques dépoussiérés dans le laboratoire de physique-chimie du lycée Bonaparte en Avril 2017
Quels sont leurs noms ?A quoi servaient-ils ? de quand datent-ils ?
La réponse à ces questions constituera le résultat du travail que mèneront les élèves en MPS en 2017-2018...
Travail mené par les élèves :
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Nom de l’instrument scientifique :
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Date approximative
de l’appareil,
nom du constructeur,
dimensions :
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Principe de fonctionnement , loi physique sur laquelle repose l’appareil
:
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Description:
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Physicien lié à l’appareil :
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Vieille balance
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Constructeur Guillot
H :44.5cm
L :
39 cm
D :
26 cm
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Pour faire fonctionner la balance, enlever la
vitre, tourner le bouton pour soulever les plateaux et mettre des poids sur
les plateaux de la balance qui va pencher du côté le plus lourd. Elle sert
donc à peser avec précision.
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.La balance est
dorée. Elle est placée dans une boîte vitrée ayant un tiroir ou sont placés
les poids. Elle possède un mécanisme déclenché par un bouton qui permet de
soulever les plateaux.
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Centrifugeuse à main
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H : 30 cm
L :
14 cm
D :
13 cm
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Pour faire
fonctionner l’objet, il faut mettre du liquide dans les tubes à essais et
actionner la manivelle pour faire tourner les portes-tubes afin de séparer
deux espèces chimiques.
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Cet objet est composé de deux parties : la
zone avec les tubes à essais qui est en forme d’hélice et en dessous, la zone
avec les rouages, qui actionnent la manivelle placée sur le coté, entourés de
métal.
Il est accroché à un
socle en bois.
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.
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Electroscope à paille
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H 23 cm
8 cm
8 cm
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Lorsqu’on approche de la boule métallique un corps
chargé (par exemple chargé négativement) , cette dernière agissant par
influence sur l’ensemble boule -tige, repousse la charge négative vers les
pailles. Celles-ci se trouvant ainsi chargées négativement se repoussent.
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Il
est constitué d’une cloche en verre reposant sur un plateau en laiton et dont
la tubulure livre passage à une tige en laiton terminée à l’extérieur par une
boule métallique et à l’intérieur par deux pailles.
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Pyromètre à levier
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*H=13.6
cm
*L=43.5
cm
*P=9 cm
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On fixe l’une des tiges métalliques, l’aiguille
pointant vers le zéro.
On enflamme de l’alcool versé dans
le réservoir ou on allume la rampe à gaz.
Au fur et à mesure que la tige s’échauffe, on voit l’aiguille parcourir une partie du cadran. On en déduit que la tige s’allonge. Quand on arrête le chauffage, on observe alors que l’aiguille parcourt petit à petit le cadran en sens inverse jusqu’à retrouver sa position initiale.
L’augmentation de la
longueur de la tige par dilatation dépend du matériau utilisé.
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Cet appareil est
constitué d’une tige métallique, d’une rigole et d’un cadran devant lequel
peut se mouvoir une aiguille.
La tige est fixée à l’une de ses extrémités par une vis tandis que son autre extrémité est laissée libre. La tige s’appuie sur la petite branche d’un levier coudé mobile devant le cadran gradué le plus souvent en degrés |
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Vis d’archimède
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Date : inconnue
Largeur :
17.3 cm
Longueur : 25 cm
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La vis d’Archimède ou pompe à spirale sert dans
les travaux hydrauliques. Lorsque l’on tourne la manivelle, de l’eau rentre
dans la vis par l’extrémité inférieure. A chaque rotation, l’eau arrive dans
la spirale du dessus. Quand l’eau arrive en haut de la vis elle tombe et
coule dans le bac pour être à nouveau aspirée.
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Il s’agit
d’un tube en verre enroulée autour d’une manivelle en métal soudée dans un
bac en métal.
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Vieille balance
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Hauteur :
34 cm ;
Largeur :
32,5 cm ;
Profondeur : 16 cm
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On
dispose de deux plateaux de masses
identiques reliés par un levier auquel s’ajoute une aiguille. Celle-ci nous indique de par sa direction l’égalité
ou non de la masse contenue sur chacun des plateaux. Il suffit donc de
disposer sur un plateau l’objet dont l’on désire connaître la masse et sur
l’autre ajouter des poids petit à petit jusqu'à l’égalité des niveaux des
deux plateaux.
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Par rapport à une balance ordinaire, elle comporte
une pièce métallique, la fourchette, que l’on peut élever ou abaisser à
l’aide d’un levier afin d’empêcher l’arête des couteaux de s’émousser en
appuyant toujours sur la chape.
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Alambic Deroy à chapiteau
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Dujardin Salleron
Cylindre
H 28
11,5*11,5
Serpentin
H 35
Largeur
11,5
P 9,5
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Le serpentin sert de réfrigérant ; le vase est
monté sur un trépied. À cet ensemble sont ajoutés une éprouvette et un alcoomètre. Le liquide passe donc
d’un réservoir à l’autre. Sur l’éprouvette sont gravées deux divisions :
l'une sert à mesurer le liquide à doser ; l'autre est destinée à évaluer le
volume du liquide recueilli après distillation.
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Il y a un serpentin contenu dans un vase en
cuivre et un tube en cuivre. Un ballon
de verre sert de chaudière
( il est absent sur ce modèle).
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Vieux
mortier
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15,5 *15,5
Hauteur 12
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Le mortier
est un récipient permettant de broyer des matières que l'on veut transformer
en pâte ou en poudre grâce à l'action d'un pilon.
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Tube de
Kundt
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H :
7.5 cm
L
: 118 cm
D :
10 cm
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Le tube contient de
la poudre de lycopode et du gaz qu’il faut répartir. A l’aide d’un chiffon
enduit d’acétone, frotter la tige. Un son de fréquence élevée est alors émis.
La tige est alors animée d'un
mouvement vibratoire et entraîne les couches de gaz avoisinantes; ces
vibrations se réfléchissent au fond du tube et se propagent vers la tige puis
se réfléchissent..etc.
Pour certaines positions de la
tige, on constate que la poudre de lycopode se rassemble en tas équidistants.
Dans ce cas, il s’est établi un système d'ondes stationnaires dont les
ventres (où l’agitation de la poudre est maximale) et les nœuds (où la poudre
reste immobile) sont nettement visibles. La distance (L) qui sépare les
milieux de deux tas consécutifs est donc égale à la demi-longueur d'onde
(λ/2).
Cet appareil sert donc à mesurer la vitesse du son dans un gaz. |
C’est un long tube de verre qui est fixé sur une
planche de bois.
Il possède à ses deux
extrémités des bouchons tenant une barre de fer qui peut se déplacer dans le
tube.
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August Kundt (né à Schwerin le 18 novembre 1839 ; mort
le 21 mai 1894 à Lübeck,
dans le faubourg d’Israelsdorf) est un physicien allemand qui
a étudié les phénomènes ondulatoires.
Il a inventé le tube de
Kundt qui permet de matérialiser les ondes sonores stationnaires dans l'air.
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Sonomètre de
Marloy
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H 23
P 14
L 129
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On fait
vibrer un diapason dont on connaît la fréquence de vibration. Au moyen d’une
cheville, on tend une corde de manière à lui faire émettre une note à
l’unisson ou à l’octave de celle émise par le diapason dont on connaît la
fréquence de vibration.
On place le chevalet mobile sous la seconde corde
que l’on fait vibrer. On trouve la position du chevalet tel que la note dont
on veut connaître la fréquence soit à l’unisson de la note émise par la
corde. On lit les noms des deux notes émises respectivement par les cordes et
on compare leurs fréquences en utilisant la liste des fréquences rappelée
ci-dessus. Comme celle de la note émise par le diapason est connue, on
calcule celle recherchée.
Par ailleurs, en se servant de l’échelle métrique,
on calcule la fréquence de la note à partir de la longueur de la partie
vibrante de la corde.
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Double bobine de Faraday
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Hauteur : 1ère partie 24.5cm 2ème partie 39cm
Largeur : 1ère partie 11.7cm 2ème 4cm
Profondeur : 1ère parie 11.7
cm 2ème partie 4cm
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On branche la plus large
bobine à un galvanomètre et l’autre bobine aux bornes d’une pile. On
introduit brusquement la seconde bobine dans la plus large bobine. On observe
qu’il se produit un courant direct. Il s'agit du phénomène d'induction
électromagnétique
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Il
y a deux bobines de fil de cuivre enroulées sur un cylindre isolant. Une
bobine est creuse, l’autre à un diamètre plus petit. La bobine large est
fixée sur un pied en bois, qui porte des bornes dont 2 sont reliées. La bobine plus fine
comporte un manche muni de deux bornes auxquels sont reliées les extrémités.
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Michael
Faraday (Newington, 22 septembre 1791 - Hampton Court, 25 août 1867) est un physicien et un chimiste britannique, connu pour ses
travaux fondamentaux dans le domaine de l'électromagnétisme, l'électrochimie, le diamagnétisme, et l'électrolyse. Il donne son nom
à de multiples lois et phénomènes dans ces domaines, notamment la loi de Faraday (ou Lenz-Faraday) en induction
électromagnétique, les lois de Faraday en électrochimie, l'effet Faraday, ou encore à
des dispositifs expérimentaux comme la cage de Faraday et
la cavité de Faraday. Le farad, unité de capacité électrique, est également nommée en son honneur.
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Roue de
Barlow
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Hauteur :
17 cm
Longueur :
22.5 cm
Profondeur : 11.7 cm
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Lorsqu’on relie les bornes aux deux
pôles d’une pile on peut constater que la roue tourne et que son sens de
rotation change lorsque les pôles de la pile sont inversés et que sa vitesse
de rotation augmente avec l’intensité du courant délivré. En effet, la roue
conductrice, traversée par un courant subit les forces de Laplace qui la font
tourner.
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Une
roue dentée verticale en cuivre est disposée de la manière où sa partie
inférieure touche en continu la surface d’un bain de mercure ; le
mercure est placé dans une cuve en bois qui est elle-même entre les branches
d’un aimant en fer à cheval. Le dispositif maintenant la roue est munie d’une
borne. Une autre borne est fixée sur le support et communique avec le
mercure.
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Laplace
est un physicien, mathématicien, astronome du 18ème siécle.
Peter
Barlow est un mathématicien, physicien du 18 ème
siécle ; il est l’inventeur de la roue de Barlow.
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Appareil
de la force centrifuge
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Hauteur : 16.5cm
Largeur: 38.2cm
Profondeur :1.5cm
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Une force constitue une action
mécanique que subit un objet, comme la masse par exemple. Ce genre de force
est représentée par un vecteur ayant un point d'application, un sens, une
direction, et une intensité notée en Newton.
La force
centrifuge, nom courant mais « abusif » de l'effet centrifuge, est un cas
particulier de force fictive qui apparaît en physique dans le contexte de l'étude du
mouvement des objets dans des référentiels non inertiels. L'effet ressenti est dû aux mouvements de rotation de ces
référentiels et se traduit par une tendance à éloigner les corps du centre de
rotation. C'est, par exemple, la sensation d'éjection d'un voyageur dans un
véhicule qui effectue un virage.
Si
on fait tourner la tringle autour d’un axe vertical, on voit les boules
s’écarter vers les extrémités de la tringle horizontale.
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Cet
appareil est composé d’une tringle qui
tourne grâce à un système mécanique.
La tringle traverse une à trois boules et d’ivoire ou métalliques qui peuvent être munies d’un ressort ou d’un crochet double. Dans le cas où les boules sont en ivoire, elles peuvent être peintes en rouge ; elles peuvent être de masses différentes. La tringle reste horizontale entre les extrémités d’un châssis en bois ou métallique. Son centre peut être fixé à un dispositif multiplicateur à courroie ou engrenages entraîné par une manivelle. Elle peut également s'ajuster par une douille sur l'axe de la poulie . Celle-ci est mise en mouvement par une courroie s'enroulant d'une part sur sa gorge, de l'autre sur celle d'une roue horizontale à manivelle. L’ensemble de l’appareil est fixé sur un socle en bois. |
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Trompe à eau soufflante et aspirante
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Hauteur :
37cm
Diamètre :
9cm
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On branche sur un robinet d’eau la tubulure. L’air
ou le gaz est alors entraîné par
la tubulure et est
ainsi aspiré. L’air ou le gaz est entraîné vers le réservoir ; il s’y sépare
de l’eau et se comprime au-dessus de l’eau. Lorsque la tubulure est ouverte,
l’air ou le gaz s’évacue sous pression. La tubulure est munie d’un
ajutage composé d’un
tronc de cône au niveau duquel débouche la tubulure
latérale. Elle plonge
dans le récipient. La tubulure, à la partie supérieure du
récipient, permet
soit de comprimer soit de laisser échapper le gaz, suivant la
position du robinet.
La tubulure permet l’évacuation de l’eau.
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Comporte
un réservoir et quatre tubulures.
La tubulure est munie d’un ajutage composé d’un tronc de cône au niveau duquel débouche la tubulure latérale. Elle plonge dans le récipient. La tubulure, à la partie supérieure du récipient, permet soit de comprimer soit de laisser échapper le gaz, suivant la position du robinet. La tubulure permet l’évacuation de l’eau. |
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Galvanomètre
de Desprez d’Arsonval
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Hauteur :
31.3 cm
Largeur :
19.5 cm
Profondeur :
19.5 cm
Nom
du fabricant : J.Carpentier
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Lorsqu’on fait passer
un courant dans l’appareil le cadre tourne d’un certain angle, dans un sens
ou dans l’autre selon le sens du courant. Il tend à se déplacer perpendiculairement
aux lignes de force jusqu'à atteindre une position stable. On mesure la
valeur de l’angle de déviation directement sur la règle graduée. Le galvanomètre
permet ainsi de déterminer la valeur de l’intensité d’un courant électrique
grâce à l’effet électromagnétique de ce dernier.
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Il s’agit d’un cadre métallique rectangulaire à l’intérieur duquel est
glissé un cylindre de fer doux. Le cadre est placé dans l’entrefer d’un
aimant fixe en forme de fer à cheval.
Une aiguille se meut devant sa règle graduée en degrés.
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Bouteille
de Leyde
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Hauteur :23
cm ;
Largeur :
8cm ;
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Pour charger la bouteille, il faut présenter la
boule à l'un des pôles d'une machine électrostatique en fonctionnement dont
l’autre pôle est relié à la terre.
Sa décharge est soit instantanée et violente, soit
progressive. Dans le premier cas, on met en contact l’une des deux branches
d’un excitateur simple avec l’armature externe puis on approche l’autre
branche de la boule ; on observe alors une étincelle assez forte entre
l’extrémité de la seconde branche et la boule. Dans le second cas, on pose la
bouteille sur un « gâteau » de résine afin de l’isoler et on touche
alternativement l’une et l’autre des armatures avec une tige métallique ; à
chaque contact, on observe des étincelles de plus en plus faibles. Ces
décharges montrent que des charges électriques s’étaient accumulées, sur les
différents éléments de la bouteille.
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Il
s’agit d’une bouteille en verre mince, recouverte d’étain et qui est remplie
de feuilles en étain ou en or.
La feuille d’étain recouvre le fond et jusqu’aux trois-quarts de la bouteille. Elle constitue l’armature extérieure de cet appareil. Quant aux feuilles chiffonnées d’étain ou d’or, elles constituent l’armature intérieure de la bouteille. Elles sont en contact avec une tige de laiton traversant le bouchon et éventuellement terminée par une chaîne de même métal. Cette tige peut être recourbée en crochet et se termine par une boule. L’ensemble des deux armatures séparées par un isolant (le verre) constitue un condensateur. |
La bouteille de Leyde est l'ancêtre
du condensateur. Elle fut réalisée la première fois en 1745 par Ewald von Kleist et, indépendamment de Kleist, dans la ville
de Leyde aux Pays-Bas par Pieter van Musschenbroek.
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Appareil
des vases communicants
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Largeur 14 cm
Hauteur 21 cm
Profondeur 7,5 cm
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On verse de l’eau dans le
dispositif. On voit alors le liquide s’élève dans chacun de ces tubes,
jusqu’à ce que les surfaces libres du liquide soient à la même altitude
quelque soit la forme du tube.
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L’appareil
complet est composé de tuyaux de même
diamètre mais de formes différentes.
Les tubes sont fixés soit sur un pied. On s’assure que l’ensemble de l’appareil n’est pas incliné. |
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Emetteur
Morse
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Le brevet d'un système télégraphique électrique
manipulateur, ligne, récepteur est
déposé en 1840 par Samuel Morse.
Entre les 19 et 20 ème siecles.
Hauteur :
7 cm
Longueur :
17 cm
Profondeur :
11.7 cm
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Dès que l’opérateur appuie sur la poignée, le
circuit série pile-levier-fil de ligne-récepteur de l’autre poste est
fermé ; le courant délivré par la pile circule donc jusqu’au récepteur
de l’autre poste. Suivant la durée du contact entre la vis et le butoir, des
traits plus ou moins longs sont tracés sur le rouleau du papier du récepteur.
Quand le levier est
soulevé, le contact est établi à la
partie postérieure. Le manipulateur sert dans ce cas à recevoir le courant de
ligne et à le transmettre au récepteur et donc à recevoir les messages.
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Trois bornes sont disposées sur un support en bois
et reliés à un levier en laiton mobile autour d’un axe et muni de deux vis
pointues et de part et d’autre de l’axe. Le levier est susceptible d’osciller
entre deux butoirs reliés à deux bornes distinctes.
La troisième borne est reliée à l’axe qui tient le
levier
|
Samuel
Morse est
un inventeur, physicien, sculpteur, peintre, professeur d’université
Américain du 19 ème siècle.
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Briquet à
air comprimé
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Hauteur :
34 cm
Largeur :
2.5 cm
Profondeur :
2.5 cm
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On enfonce
progressivement le piston quasiment jusqu’en bas du tube, ce qui montre que
l’air est très compressible. Dès que l’on cesse d’appuyer sur le piston, on
constate que celui-ci est repoussé jusqu'à l'orifice du tube. Après avoir
été
fortement comprimé, l’air s’est donc détendu ; Cette expérience prouve son
élasticité. On fixe un morceau d'amadou à la base du piston.
Cette fois-ci, on opère très brusquement. On constate que l’amadou
s’enflamme. En effet, la compression brusque du gaz s'accompagne d'un
dégagement de chaleur. D’où le nom de "briquet à air comprimé"
donné à cet appareil.
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Cet appareil se compose d’un tube en verre et d’un
piston.
Le tube de verre à parois épaisses est fermé à une
de ses extrémités. Le piston en cuir s’y meut à frottement doux.
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Vibroscope
de Duhamel
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-Radiquet et
Massiot
Longueur :
39.5 cm
Hauteur : 17 cm
Profondeur :
13.8 cm
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On fixe à
un diapason un stylet léger qui
viendra enlever le noir de fumée. On frappe le diapason qui émet un son. On
l’approche du cylindre pour que le stylet touche le papier. Puis en faisant
tourner le cylindre, on déplace lentement le diapason, parallèlement à l’axe.
On mesure la
durée de l’expérience
avec un chronomètre. Une sinusoïde s’inscrit sur le papier. Après avoir
déroulé la feuille, on interprète le tracé en déterminant l’amplitude de
cette onde et sa période dont on
déduit la fréquence : f = 1/T.
Comme plusieurs
courbes peuvent être tracées, on peut ensuite comparer et en déduire
l’influence de tel ou tel paramètre sur
les ondes sonores.On peut aussi étudier le son émis par un autre corps
sonore, en appliquant la même méthode que précédemment.
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Il s’agit d’un
cylindre métallique fixé à une manivelle engagé dans un écrou. Grâce à une
manivelle, il va de gauche à droite et inversement.
Que se soit vertical ou horizontal, le vibroscope
trace et enregistre les courbes représentant des vibrations sonores.
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Duhamel :physicien
français Professeur à l'École
polytechnique et à la Faculté des sciences de Paris, membre de l'Académie des
sciences, il est l'auteur de
travaux sur les équations aux
dérivées partielles, sur l'acoustique et la propagation de la chaleur.
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Polyprisme
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*Radiguet
et Massiot
*H=34.4cm
*L=11.1cm
*P=11.1cm
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Il est constitué de 3 prismes de même forme mais
constitués de verres différents.
On place
successivement chaque prisme du polyprisme sur le chemin d’un rayon incident
de lumière monochromatique. La lumière sera déviée différemment selon la
nature du verre. Sur un écran, on observe les positions des rayons réfractés.
On constate que le rayon incident est d’autant plus dévié que l’indice de
réfraction est grand.
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3
prismes identiques de même angle, accolés par leur section principale, ayant
une composition identique et donc des indices de réfraction identiques ;
ensembles enchâssés dans un porte-prisme fixé au sommet d’un pied à visse, ce
qui permet de séparer le pied des prismes.
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Prisme à angle variable
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Hauteur :39
Profondeur
7.5
Largeur :
23.5
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On verse de l’eau dans cette cuve
ou tout autre liquide transparent. On fait arriver un rayon lumineux sur
l’une des faces (laser), en laissant immobile cette dernière pour maintenir
l’incidence constante, on incline la face de sortie de plus en plus, l’angle
du prisme croît et l’on voit augmenter la déviation du rayon lumineux
émergent. Il permet de montrer
différents phénomènes relatifs à la réfraction et à la dispersion d'un rayon
lumineux qui traverse un prisme liquide. Une colonne montée sur un trépied
supporte deux plaques semi-circulaires parallèles, elles-mêmes réunies par un
fond horizontal. Deux glaces peuvent glisser à frottement, entre ces deux
plaques, en tournant autour de charnières. On verse de l'eau à l'intérieur de
l'appareil, de manière à former un prisme liquide dont on peut faire varier
l'angle, qui se mesure sur des divisions tracées aux extrémités d'une des
deux plaques.
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Cet instrument permet
de montrer différents phénomènes relatifs à la réfraction et à la dispersion
d'un rayon lumineux qui traverse un prisme liquide.
Une colonne montée sur un trépied supporte deux plaques semi-circulaires parallèles, elles-mêmes réunies par un fond horizontal. Deux glaces peuvent glisser à frottement, entre ces deux plaques, en tournant autour de charnières. On verse de l'eau à l'intérieur de l'appareil, de manière à former un prisme liquide dont on peut faire varier l'angle, qui se mesure sur des divisions tracées aux extrémités d'une des deux plaques. | |
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Hémisphères
de Magdebourg
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Deux modèles
21 cm
9cm*9cm
ou
26cm
11,5 cm*11,5 cm
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On visse l’hémisphère sur la
machine pneumatique. On pose le second hémisphère sur le premier .La machine
pneumatique mise en route, l’air est raréfié dans les deux hémisphères. Puis,
le robinet est fermé et l’ensemble des deux hémisphères dévissé. On constate
alors qu’il est quasiment impossible de les séparer.
On ouvre le robinet ; l’air remplit les deux hémisphères que l’on peut séparer très facilement. |
Il s’agit
de deux hémisphères creux en laiton qui peuvent s’appliquer l’un contre
l’autre. Leurs bords sont garnis d’une rondelle de cuir enduite de suif, ce
qui permet un contact hermétique. Un des hémisphères porte un robinet qui
permet de le visser sur une pompe à vide. L’autre un anneau qui sert de
poignée. Initialement, on peut désolidariser les deux hémisphères.
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Les hémisphères de Magdebourg sont un
dispositif expérimental d'Otto von Guericke, bourgmestre de Magdebourg, ayant servi à
démontrer l'existence du vide et la notion de pression de l'air.
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Croix de
Malte
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Hauteur :
26.5 cm
Longueur :
32.1 cm
Profondeur :
13 cm
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On relie les deux bornes du tube de Crookes à
une machine électrostatique qui délivre
de très fortes tensions. Une fluorescence verte va se former sur la paroi.
En outre, lorsque la
croix n’est pas horizontale, son ombre se détache sur la surface illuminée.
Cette lueur s’expliquerait par le fait que les électrons issus de la cathode circulent à très grande vitesse du fait de la forte tension. Lorsque des électrons percutent des atomes du verre, ils les excitent. Le retour rapide à l’état fondamental s’accompagne d’une émission d’énergie sous la forme d’une fluorescence. |
Un tube scellé en
verre, de forme conique est fixé sur un socle en bois. Une croix appelée
croix de malte est fixé à l’intérieur et peut pivoter. En face d’elle se
situe une borne. Une deuxième borne est située sur une extension du tube.
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17 juin 1832 et mort à Notting Hill à Londres le 4 avril 1919. Il a donné son nom à la technique des tubes de Crookes, grâce
auxquels ont été découverts par exemple les rayons X. Il est également
connu pour des études concernant les médiums. Il a découvert le protactinium et le thallium.
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Vase
florentin
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Hauteur 23
Longueur 21
Profondeur 8,5
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La séparation des deux produits finis de la distillation (huile
essentielle et hydrolat) se fait avec ce que nous appelons un vase florentin
Il existe pas mal de variations et appareils, mais le principe est basé sur
le fait suivant: les huiles essentielles ne se mélangent pas dans l'eau, ils
y flottent .Le vase florentin permet de séparer eau et huile essentielle.
Le plus dense se rassemble dans le fond du vase alors que le plus léger
surnage. Le niveau montant progressivement en liquide dense dans le col de
cygne, il arrive un moment où le liquide dense s'évacue par la tubulure et
est recueilli dans un récipient. Le liquide plus léger peut être enlevé
périodiquement à l'aide d'une pipette.
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Les vases florentins
sont des carafes en verre portant à proximité du fond une tubulure en forme
de col de cygne qui remonte à une hauteur inférieure à celle du goulot de la
carafe.
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Vieille
cornue
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Longueur 36 cm
Hauteur 31,5 cm
Profondeur 17 cm
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La cornue
est un récipient utilisé dans un laboratoire de chimie pour la distillation
ou la distillation sèche de substances.
Il est généralement en terre.Il comprend un vase
sphérique contenant la substance à chauffer et un long col étroit, courbé
vers le bas. Celui-ci joue le rôle de condenseur ; un récipient placé sous
son extrémité recueille les vapeurs condensées.
La cornue a été inventée au ixe siècle par
l'alchimiste Geber
De nombreux chimistes célèbres en firent usage,
comme Antoine Lavoisier et Jöns Jacob Berzelius.
La cornue n'est pratiquement plus utilisée, du fait
du développement de ballons et réfrigérants modernes.
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Il s’agit d’un
récipient en grès, en partie ovoïde. De son sommet, part un tube ouvert,
effilé à son autre extrémité, appelé « bec ». Ce tube peut présenter une
partie plus enflée. Une tubulure surmonte l’embouchure du « bec » dans la
partie ovoïde.
Les cornues étaient fabriquées en verre ou en grès suivant les températures auxquelles elles étaient exposées, le grès supportant mieux des changements de température que le verre. |
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Tuyau
sonore à bouche à une face vitrée
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Longueur 59 cm
Hauteur 6,5 cm
Profondeur 6,5 cm
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On adapte le pied du
tuyau sur le sommier d’une soufflerie .On fait fonctionner la soufflerie, tel
que le tuyau sonore « parle » à sa fréquence de résonance. On descend très
lentement la membrane (M) saupoudrée de sable dans le tuyau.
On constate que les grains de sable soit restent immobiles soit sont projetés plus ou moins vivement par la membrane, les mouvements des grains de sable s’expliquant par les vibrations de l’air. On détermine alors les positions successives des « nœuds » (là où les grains sont immobiles) et des « ventres » (là où les grains sont les plus vivement projetés) de l’onde sonore. |
Il
s’agit d’un tuyau de section carrée dont trois faces sont en bois et la
dernière transparente. L’une des extrémités est ouverte, l’autre est occupée
par une embouchure de flûte. Le tuyau est accompagné d’une membrane (M)
tendue et suspendue à un fil.
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Vieux
ampèremètre
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Hauteur :
26cm ;
Largeur :
31 cm ;
Profondeur :
20cm
Chauvin
& Arnoux
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Un ampèremètre mesure l'intensité circulant de la
borne + vers la borne - en tenant compte de son signe.En
général, l'aiguille des ampèremètres analogiques ne peut dévier que dans un
sens. Cela impose de réfléchir au sens du courant et impose de câbler
l'ampèremètre de manière à mesurer une intensité positive : on vérifie
alors que la borne + de
l'ampèremètre est reliée au pôle + du générateur et que la borne - de l'ampèremètre est reliée au
pôle - du générateur.
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L’Ampèremètre
se compose d’un aimant circulaire (A) ,une boule de fer doux (F) entourée
d’une bobine (B) ;
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Machine d’Atwood
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Largeur 34 cm
Profondeur 44 cm
Hauteur 2,49 m
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La machine d'Atwood est un appareil conçu pour l'étude de la chute libre par Atwood et
longtemps amélioré pour se rapprocher davantage d'une véritable chute,
éventuellement en la plaçant dans un tube de Newton.
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Elle se compose essentiellement d’une poulie
très mobile et légère sur laquelle s’enroule un fil très fin portant à ses
extrémités deux cylindres de masses parfaitement égales.
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Professeur de physique à Cambridge, il vérifia la
valeur de l'accélération de la pesanteur (aussi appelée la loi fondamentale
de la dynamique) dans la célèbre machine d'Atwood.
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Machine de Wimhurst
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Les deux disques tournent en sens opposé l'un par
rapport à l'autre dans un plan vertical, les connexions se font à l'aide d'un
dispositif de balais à friction permettant ainsi de récupérer la charge et
d'emmagasiner l'énergie dans les bouteilles de charges (principe du
condensateur).
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Cette machine est équipée de deux larges disques
constitués de matériaux isolants et recouverts de secteurs métalliques.
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La machine de Wimshurst est une machine
électrostatique inventée en 1882 par l'anglais James Wimshurst. Il a par ailleurs montré la possibilité de
disperser et de réfléchir les rayons X.
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Et ces objets ?
Ils sont sans doute issus des anciennes installations du laboratoire de physique.
Vidéos prises par les élèves :
Bobine de Faraday:
Polyprisme:
Centrifugeuse:
Vis d'Archimède:
Pyromètre à levier:
Balance:
Vase communicant:
Ces différents instruments sont dorénavant inventoriés sur le site ASEISTE
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Au début du XIXème siècle , un nouveau marché s’ouvre aux instruments scientifiques.
Dans les lycées publics et les écoles privées, l’enseignement scientifique
se voit accorder une place nettement plus importante que sous l’ancien régime. Il
ne s’agit plus de recourir à des instruments décoratifs, tels ceux que pouvait
construire ou faire construire l’abbé Nollet au XVIIIème siècle pour les salons des amateurs fortunés.
Pendant la première moitié du XIXème siècle, la plupart des constructeurs scientifiques ont été formés comme artisans mécaniciens ou horlogers ou bien ont appris le métier dans l’atelier d’un constructeur.
Leur collaboration avec Ampère, Fresnel, Arago, Biot, Foucault, Malus, Becquerel les rapproche de la pratique scientifique. Ils installent leur établissement au cœur de Paris, à quelques minutes à pied de la Sorbonne, de l’école polytechnique, des grands lycées parisiens, de l’académie des sciences. Ils connaissent bien les professeurs avec qui ils discutent des appareils à réaliser. Certains suivent les cours des professeurs pour qui ils travaillent afin de parfaire leurs connaissances scientifiques.
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| Atelier de Carpentier |
L’atelier du constructeur devient un lieu de rencontres voire un lieu d’expérimentation. Les professeurs, les préparateurs peuvent s’y retrouver, poser leurs questions techniques. Savants et constructeurs doivent en effet négocier pour atteindre un compromis entre le souhaitable et le réalisable.
Quant aux connaissances techniques spécifiques à l’instrumentation, elles se transmettent d’un constructeur à un autre. Henri Gambey forme par exemple Gustave Froment qui formera lui-même Eugène Ducretet.
Sous l’instigation des exigences scientifiques, la technique est poussée vers le haut.
Dans la seconde moitié du siècle, des constructeurs présentent des mémoires à l’académie des Sciences. Ils deviennent membres de la société française de Physique.
A la fin du siècle, le développement des applications de l’électricité, jusqu’alors limitées à la télégraphie, galvanoplastie et l’électricité médicale pose un nouveau défi aux constructeurs.
Il se produit un changement d’échelle et apparait un besoin de standardisation.
L’époque de l’ouvrier fabriquant son instrument de A à Z, parfois à son domicile, d’après un modèle, voire simplement des indications orales est révolue.
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| Jules Carpentier |
Carpentier représente une nouvelle génération de constructeurs : ingénieur de l’Ecole Polytechnique, il veut bâtir une entreprise moderne.
Souvent considérés comme de simples fournisseurs d’appareils les constructeurs ont donc été des acteurs importants à la fois du développement scientifique et de la Révolution industrielle. C’est une industrie de pointe recourant aux innovations techniques et exportatrice tout au long du XIXème siècle. Elle se situe au premier rang européen, statut qu’elle perdra à la veille de la première guerre mondiale au profit de l’Allemagne.
D’après Christine Blondel
CNRS, centre Alexandre-Koyré/CRHST
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Quels
noms de constructeurs avons nous retrouvés sur ces différents appareils ?
CHAUVIN et ARNOUX (1894 - 2005...)
La Maison a été fondée en 1893 par Raphaël Chauvin, ingénieur, qui s'est
associé, un an plus tard, avec René Arnoux, ingénieur conseil de la société de
la Compagnie Continentale Edison. Cette maison qui a eu une influence
considérable dans le domaine des mesures électriques notamment, et ce jusqu'à
nos jours, a déposé pas moins de 350 brevets comme l'ohmmètre de magnéto en
1905, le "contrôleur universel" en 1927 etc...
CARPENTIER J. (1878 – 1921)
 Jules CARPENTIER, ingénieur, constructeur
(1851-1921). Quatre ans après la fin de ses études à l’École Polytechnique,
en 1877, il racheta les ateliers Ruhmkorff où il introduisit rapidement de
nouvelles méthodes de travail : «jadis un même ouvrier assurait la
construction complète d’un instrument d’après un modèle à imiter, Carpentier
a imposé aux ouvriers d’exécuter les pièces conformément à des dessins
soigneusement tracés et côtés avec l’exactitude la plus rigoureuse». Il
spécialisa l’entreprise dans le domaine des mesures électriques : on lui doit
notamment, en 1882, la construction du célèbre galvanomètre imaginé par
Deprez et d’Arsonval, l’oscillographe de Blondel pour l’étude des courants
alternatifs, etc… Vers 1890, il se tourna vers l’optique et réalisa entre
autres les appareils cinématographiques des frères Lumière. Il s’intéressa à
bien d’autres domaines comme celui de la télégraphie électrique et plus tard
de la TSF où son ingéniosité fut sans égal. |
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.DUCRETET E. (1864 – 1908)
Eugène Ducretet (1844-1915), dont les études ne dépassèrent pas le niveau
primaire, fut admis, en 1859, comme apprenti chez Gustave
Froment,polytechnicien de formation. À son contact, il put acquérir une solide
formation théorique qu’il compléta plus tard en suivant les cours de la
Sorbonne et du Collège de France.Il fonda son propre atelier, rue des Ursulines, à proximité immédiate de l’École Normale Supérieure. Son atelier fut fréquenté par de nombreux savants :
Poincaré, Pasteur, Berthelot, Becquerel, Curie, Branly, Röntgen… Il présenta de nombreuses notes à l’Académie des Sciences ainsi que les radiographies dont il fut le premier expérimentateur. En 1897, il se passionna pour la Télégraphie Sans Fil et la Maison E. Ducretet devint rapidement pionnière dans ce domaine. Il s’occupa de la construction d’appareils scientifiques aussi bien pour la recherche, l’enseignement que l’industrie. Malade, il laissa, en 1908, la direction à son fils Fernand qui, gravement atteint par les rayons X, cessera ses activités en 1918.
RADIGUET et MASSIOT (1805 – 1930 ?)
À la découverte des rayons X par Röntgen, la Maison construisit du matériel pour les laboratoires de Radiologie, notamment les fameuses bobines d’induction. La Maison, devenue Radiguet et Massiot, y ajouta de nombreux appareils de précision dans tous les domaines. En 1910, sous la dénomination commerciale Massiot et Cie, la Maison s’établit à Courbevoie et cessa d’exister pendant la première guerre mondiale. Dans un catalogue de 1930, on la retrouve sous le nom de G.Massiot, constructeur d’instruments scientifiques, fournisseur du Ministère de l’Instruction Publique
SALLERON J. (1855 – 1888)
La Maison fondée en 1855 par Jules Salleron (1829-1897) aura pour
successeur A. Demichel. Son catalogue comprenait de nombreux instruments dans
trois domaines : cabinets de physique et laboratoires de chimie pour
l’enseignement – laboratoires de mesures et d’analyses – instruments de
météorologie et de marine.
D'après http://www.aseiste.org/
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