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éducation scientifique
initiation à la PHYSIQUE - les lois de la nature - COURS



L'esprit de ce cours, son origine, est que toute personne sachant lire,
écrire et compter (= maitrisant les 4 opérations , addition, soustraction,
multiplication et division), puisse de la meilleur manière possible
comprendre le monde physique où nous vivons et maitriser son écriture
scientifique.

Bref,
pour toute personne du niveau école primaire
l'esprit est
« votre licence de physique en 3 semaines »,


Son objectif n'est certes pas de maitriser l'ensemble du programme d'une
licence de physique,

Son objectif est certes de donner à tout lecteur des bases suffisantes
pour :
1/ déjà comprendre beaucoup des bases de beaucoup de domaines
scientifiques, surtout en physique fondamentale,

2/ du coup, en culture générale (« j'aime comprendre le monde où je
vis ») pouvoir ultérieurement oser poser des questions sur tout phénomène
physique avec des repères personnels suffisants pour obtenir et
comprendre les réponses correspondantes (pour un métier, un secteur
d'activité, une meilleure compréhension du monde),

3/ et, en culture sociale (diplômes, études, ...), s'il souhaite
approfondir un domaine particulier, qu'il dispose déjà de repères
scientifiques suffisants (fondamentaux et appliqués), pour déjà comprendre
les écrits, donc ne pas avoir peur, donc oser progresser dans tout
territoire scientifique.
= Ce cours peut aider son lecteur à oser une formation (scolaire,
universitaire ou professionnelle).



SOMMAIRE N° page
leçon 1 physique 2
vue globale : réalité, territoires, 5 dimensions, méthodologie,
histoire, MKSA, variables & équations
leçon2 mathématiques 20
vue globale : chiffres, nombres, ensemble, fonctions, géométrie,
logique ...
approfondissements 23
exercices & corrigés 24
annexe 1/ approfondissements qualitaitfs sur les corps 25
annexe 2 / lexique 27
éducation scientifique
initiation à la PHYSIQUE - les lois de la nature - leçon 1


(durée 3 heures) ordre du jour & SOMMAIRE : N° page

I - la Réalité 3

II - les Territoires des Sciences 4

III - les 5 Dimensions de l'univers 5

IV - la Méthodologie scientifique 7

V - Histoire des sciences 9

VI - les Unités de mesure 12

VII - quelques Variables principales, Lois de la nature, équations
fondamentales 13

VIII - leçons suivantes, programme (= pioche) 15
I - la Réalité
1/ les sens
La réalité perçue est une projection.
Le projecteur est charnel, fait de nos sens (capteurs) et de notre sens
(traitement, par l'intellect).
Il est donc individuel (notre chair) et collectif (notre culture, les
repères fournis par notre collectivité pour notre traitement individualisé
des informations fournies par nos capteurs).
Le projeté est notre univers intérieur, charnel, et notre univers
extérieur, notre environnement.

Physique et psychique, matérielle (tangible, et conceptuelle (religieuse,
spirituelle, intellectuelle, immatérielle, virtuelle), la réalité est
fabriquée à partir de nos sens corporels individuels (nos 5 familles de
capteurs = nos 5 sens charnels) élargis par notre culture collective,
conceptuelle (nos modèles de représentation, religieux et scientifiques en
frères siamois imbriqués) et matérielle (nos capteurs non corporels y
élargissent la plage de fonctionnement de nos 5 sens, tels radio,
télévision, ... et nous fournit de nouveaux sens.

D'autres chairs (animaux) fabriquent d'autres sens, en capteurs (exemples
animaux) et en traitements (exemple drogues) donc d'autres réalités.
Sans chair pas de sens, sans sens pas de réalité.


1/ la réalité est d'abord une projection charnelle de notre environnement
par nos capteurs sensoriels (= charnels, nos 5 sens = vue, son, odeur,
toucher, goût ... auquel j'ajoute le sens intérieur, la perception du
ressenti à l'intérieur de sa chair) vers notre cerveau où nous la
matérialisons (= images, mots).

2/ la réalité est ensuite une projection culturelle, quand en partageant
ces informations avec nos proches, pour nous humains dans notre
collectivité humaine, nous fabriquons un ensemble d'informations
intermédiaires (concepts, images) qui contribuent à nos comportements dans
nos réponses aux informations de nos capteurs (exemple, reconnaissance des
formes).
Cela vaut pour toute forme de vie pour toute forme de collectivité,
végétale ou animale ( = éthologie),

3/ enfin, la réalité est un élargissement de ces projections charnelles
et culturelles par un traitement intellectuel (spirituel, religieux) où par
nos analyses (mots, modèles) et les outils qui en résultent (exemple la
lunette astronomique) nous élargissons nos sens ou même nous fabriqsuons de
nouveaux sens qui nous font percevoir de nouveaux territoires.
En particulier, toutes les avancées scientifiques ont été et sont encore
pas seulement de mlieux manipuler le réel mais aussi de mieux le dé-
couvrir, la création de nouvelles réalités en devenant capables de
percevoir ce qui était imperceptible jusque là.
La science élargit le réel en rendant visible l'invisible d'hier.

En conclusion, pour toute forme de vie végétale ou animale, la réalité est
l'enfantement permanent et évolutif de la matière perçue dans sa relation
sensuelle et conceptuelle avec son environnement.
En particulier, notre réalité humaine est notre projection humaine de notre
environnement humain.

4/ enfin, l'univers « réel » est le concept théorique qui représente
l'ensemble de tout ce qui peut être perçu, ce qui serait commun à
l'ensemble de toutes les capacités de perception par toute forme
d'existence ou de construction, concept aussi inaccessible, faux, mensonger
et trompeur que tout idéal.
Historiquement, le réel se comporte comme une succession humaine de
paysages culturels.

La carte n'est pas le territoire, notre réalité n'est pas la réalité, la
réalité perçue n'est pas la réalité source. De l'infiniment petit
(particules) à l'infiniment grand (galaxies), l'horizon se déplace en
avançant, le territoire est illimité et plus on s'y promène plus on y dé-
couvre. Notre réalité est la transformation permanente de la transformation
de nos perceptions par la transformation de nos cultures.
2/ les corps ... physiques, chimiques,
atomiques
La matière de la physique sont les corps.
Les corps physiques peuvent être perceptibles par nos sens (reconnaissance
des formes par l'?il, ...) ou imperceptibles et nécessiter d'autres
capteurs (ondes télévision, radio, téléphone, flux électriques, ...).

La physique est l'étude des corps, historiquement d'abord naturels et
élémentaires, puis de plus en plus composés et artificiels.
Elle cherche pour tout corps à l'identifier (est-ce bien ce corps là, en
tout point semblable à tous les autres échantillons du même nom ?) puis à
observer (voire mieux, prévoir) ses principales propriétés !

L'étude des corps se divise en trois grandes études,

étude 1/ le mouvement des corps,
En restant le même corps, comment il occupe quel espace ou se déplace
(étude des mouvements).
Nos siècles et millénaires d'observations et analyses (= modélisations) ont
produit des lois (« de la nature ») très simples, où les mêmes lois (de
gravité, d'inertie) s'appliquent autant aux comportements des corps
macroscopiques (célestes) que microscopiques (la chute des billes de
Galilée à partir de la tour de Pise, la pomme de Newton).
La taille des corps n'y intervient que pour leur masse (m, une simple
variable dans les équations générales des mouvements des corps) et leur
forme (pour la résistance du milieu où ce corps se déplace, air, eau) !

étude 2/ les composants intérieurs d'un corps, sa distillation en
« molécules »
étude 2/ dans leurs composants intérieurs : de quoi sont-ils faits, qu'est-
ce qu'il y a dedans, est-ce que l'on peut les fabriquer, comment ?
Cette étude a inclus beaucoup d'expériences de séparation, union ou
transformation de sa forme ou de son espace.
- Séparer le corps en plusieurs morceaux, identifier ses composants
(inertes ou vivants),
- Unir le corps avec d'autres corps, ou le ré-unir = refaire le même corps
à partir de ses composants élémentaires.
- Transformer sa forme, le faire changer d'état (solides, liquides, gazs)
ou d'espace (ses conditions en températures, pression, volumes).

Au début, ces observations et expériences étaient surtout physiques : on
casse (pilonne, broie en poudres), chauffe et refroidit (distille), sépare
les solides des liquides (laisse retomber, centrifuger ...), avec des corps
hétérogènes ou homogènes, purs ou composés.

Très vite apparaissent deux critères importants pour l'étude d'un corps et
l'observation de ses propriétés :
critère1/ ce corps est-il hétérogène ou homogène ?
Les sciences « fondamentales » portent d'abord sur les corps homogènes (=
les «briques de base» de tous les corps)
- hétérogène, quand un échantillon prélevé n'a pas les mêmes composants
qu'un autre échantillon prélevé à un autre endroit sur le même corps
(exemple huile et vinaigre non mélangés