L’étudiant et le baromètre ou comment la physique peut parfois prêter à sourire !

15/07/2018
Auteurs : Alain Brenac
Publication REE REE 2018-3
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2018-3:23123

Résumé

L’étudiant et le baromètre ou comment la physique peut parfois prêter à sourire !

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REE N°3/2018 Z109 J ’ai reçu un coup de fil d’un collègue à propos d’un étudiant. Il estimait qu’il devait lui donner un zéro à une question de physique, alors que l’étudiant ré- clamait un 20. Le professeur et l’étudiant se mirent d’accord pour choisir un arbitre impartial et je fus choisi. Je lus la question de l’examen : « Montrez comment il est possible de déterminer la hauteur d’un immeuble à l’aide d’un baromètre ». L’étudiant avait répondu : « On prend le baromètre en haut de l’immeuble, on lui attache une corde, on le fait glisser jusqu’au sol, ensuite on le remonte et on mesure la longueur de la corde ce qui donne la hauteur de l’im- meuble ». L’étudiant avait raison puisqu’il avait répondu juste et complètement à la question. D’un autre côté, je ne pouvais pas lui mettre une bonne note : dans ce cas, il aurait obtenu son diplôme alors qu’il ne m’avait pas montré de connaissances en physique. J’ai proposé de donner une autre chance à l’étudiant en lui accordant six minutes pour répondre à la question tout en précisant que pour la réponse il devait utili- ser ses connaissances en phy- sique. Après cinq minutes, il n’avait encore rien écrit. Je lui ai demandé s’il voulait abandonner mais il répondit qu’il avait beaucoup de réponses à proposer pour ce problème et qu’il cherchait la meilleure d’entre elles. En m’excusant de l’avoir interrompu, je lui demandais de continuer. Dans la minute qui suivit, il se hâta de me répondre : « On place le baromètre à la hauteur du toit. On le laisse tomber en calculant son temps de chute avec un chronomètre. Ensuite en utilisant la formule : x=1/2 gt2 , on trouve la hauteur de l’immeuble ». A ce moment, j’ai demandé à mon collègue s’il voulait abandonner. Il me répondit par l’affirmative et lui attribua une note voisine du maximum. En quittant son bureau, j’ai rappelé l’étudiant car il avait affirmé avoir plusieurs solutions à ce problème. « Hé bien, dit-il, il y a plusieurs façons de calculer la hauteur d’un immeuble avec un baromètre. Par exemple, on le place dehors lorsqu’il y a du soleil. On mesure la hauteur du baromètre, la longueur de son ombre et la longueur de l’ombre de l’immeuble. Ensuite, avec une simple règle de trois, on en déduit la hauteur de l’immeuble. » Bien, lui répondis-je, et les autres ? « Il y a une méthode assez basique que vous allez apprécier. On monte les étages avec un baromètre et en même temps on marque la longueur du baromètre sur le mur. En comptant le nombre de traits, on a la hauteur de l’immeuble en longueurs de baromètre. C’est une mé- thode très directe ». « Bien sûr, si vous voulez une méthode plus sophis- tiquée, vous pouvez pendre le baromètre à une corde, le faire balancer comme un pendule et déterminer la valeur de g au niveau de la rue et au niveau du toit. A partir de la différence de g, la hauteur de l’immeuble peut être calculée. De façon plus simple, on l’attache à une grande corde et en étant sur le toit, on le laisse descendre jusqu’à peu près le niveau de la rue. On le fait se balancer comme un pendule et on calcule la hauteur de l’immeuble à partir de la période de l’oscillation ». Finalement, il conclut : « Il y a encore d’autres façons de résoudre ce problème. Probablement la meilleure est d’aller frapper à la porte du concierge et de lui dire : « J’ai pour vous un superbe baromètre si vous me dîtes quelle est la hauteur de l’immeuble ». J’ai ensuite demandé à l’étudiant s’il connaissait la réponse attendue. Il a admis que oui mais qu’il en avait assez du collège et des professeurs qui essayaient de lui apprendre comment il devait penser. L’étudiant était Niels Bohr (prix Nobel de physique en 1922) et l’arbitre Ernest Rutherford (prix Nobel de chimie en 1908).Q CHRONIQUE RÉCRÉATIVE L’étudiant et le baromètre ou comment la physique peut parfois prêter à sourire !