Marc Couture

En 1543 paraissait un ouvrage dont les répercussions, dans le siècle qui suivit (et jusqu'à nos jours, pourrait-on dire), dépassèrent tout ce que son auteur aurait pu concevoir. La publication posthume de De Revolutionibus Orbium Coelestium, de Nicolas Copernic, allait être le point de départ d'une véritable révolution qui allait transformer notre façon d'interroger et de comprendre l'univers physique. Cette révolution, qui concernait d'abord la nature et la cause des mouvements qu'on peut observer dans l'univers, a rapidement débouché sur un renouvellement de notre façon d'envisager cet univers et la place qu'y occupe l'être humain. Au terme de cette révolution, une nouvelle science, la première des sciences modernes, était née : la physique. Par la même occasion, les fondements d'une nouvelle conception des liens entre les mathématiques, l'étude de la nature, et même la religion, étaient mis en place.

L'édifice conceptuel mis sur pied durant la révolution copernicienne, la mécanique classique (qualifiée aussi de newtonienne), était d'une telle solidité que les générations de scientifiques qui ont suivi n'ont pu qu'en raffiner les modes d'utilisation. Même les bouleversements survenus en physique au début du 20^e siècle, qui ont donné naissance à la mécanique quantique et à la Relativité, n'en ont que confirmé la justesse dans l'immense majorité des situations. Cette théorie reste donc tout à fait apte à décrire ou à prédire avec une précision impressionnante les mouvements des objets qui nous entourent, et même d'une bonne partie de ceux qui s'agitent aux confins de l'univers. Trois cents ans après la parution des Principia de Newton, qui marqua en quelque sorte la fin de la révolution copernicienne, la mécanique que leur auteur mit au point reste toujours d'actualité.

Ce cours vous propose donc d'étudier les fondements (historiques et mathématiques) de la mécanique newtonienne et d'apprendre comment l'appliquer pour comprendre et agir sur le monde qui nous entoure. ce cours (ainsi que sa suite, PHY 1022 La mécanique : l'héritage de Newton) est basé sur la série télévisée américaine L'univers mécanique. Cette série (vous le verrez dès votre première leçon), est elle-même inspirée d'un cours offert dans une université américaine renommée, l'université Caltech, en Californie.

Le but de ce cours est de montrer de quelle façon la révolution copernicienne a modifié notre façon d'interroger et de comprendre l'univers, autant sur le plan des concepts, lois et théories de la physique que sur celui de la démarche commune à toutes les sciences.

Objectifs spécifiques

• Distinguer les théories du mouvement élaborées par Galilée et Newton des explications avancées sur le sujet durant l'Antiquité et le Moyen Âge.

• Décrire le processus historique qui a permis, à l'issue de la révolution copernicienne, aux nouvelles théories du mouvement de s'imposer.

• Expliquer de quelle façon la physique de Newton a réussi à faire le lien entre les mouvements célestes et ceux que l'on peut observer près de la surface de la Terre.

• Appliquer les théories et les lois du mouvement proposées par Galilée et Newton à des situations physiques concrètes touchant des phénomènes de la vie courante.

• Décrire la contribution de la révolution copernicienne à la formation de la civilisation occidentale et la comparer à l'héritage que nous avons légué, dans des domaines aussi divers que la littérature, la musique et les arts en général, les grandes figures de la Renaissance.

• Appliquer les lois de la mécanique classique au mouvement de la Terre, des planètes et des satellites naturels du système solaire.

• Identifier les distinctions essentielles existant entre certains concepts physiques et les notions du sens commun qui leur sont apparentées.

• Employer correctement quelques-uns des outils et des éléments de langage mathématiques utilisés par la physique.

• Exercer des habiletés de base dans le domaine de la mesure et de la présentation des données et résultats d'expériences.

Voici une partie de la table des matières du manuel qui a été conçu spécifiquement pour ce cours, afin d'accompagner la série télévisée.

Voici un aperçu de la table des matières du guide d'étude qui vous sera envoyé afin de mieux vous situer dans votre démarche d'apprentissage.

Le matériel pédagogique de ce cours comprend quatre documents :

• le cahier d'apprentissage;
• les questionnaires et feuilles de réponses;
• 13 émissions télévisées;
• le manuel.

Le cahier d’apprentissage
Le cahier d’apprentissage comporte deux sections : le Guide de l’étudiant, qui présente des renseignements importants sur tous les aspects du cours, et le Cahier de laboratoire, qui contient les explications et consignes relatives aux activités visant l’acquisition et l’application d’habiletés expérimentales.

Les questionnaires et feuilles de réponses
Il s’agit des feuilles brochées jointes à la documentation du cours. Elles contiennent les questions reliées aux activités du cahier de laboratoire et, pour certaines activités, les feuilles de réponses à retourner à votre personne tutrice.

Les émissions télévisées
Le cours a été construit à partit du contenu des 13 émissions de la série télévisée américaine L'Univers mécanique (qui en compte au total 26) retenues et adaptées pour le présent cours. Ces émissions sont disponibles en format DVD dans la documentation du cours. Vous devez donc disposer d'un lecteur de DVD, ou encore d'un ordinateur capable de lire les DVD Vidéo.

• un court texte d'introduction;
• la liste des notions requises pour entreprendre le chapitre;
• une liste de termes à retenir;
• une mention vous suggérant d'effectuer le premier visionnement de l'émission;
• un test postvisionnement;
• la liste des nouveaux personnages mentionnés dans l'émission;
• le téléguide;
• des compléments;
• une section intitulée matière à réflexion;
• des exercices;
• dans quelques chapitres, des questions d'histoire.