ELEMENTS D’HISTOIRE DES SCIENCES

1. ELEMENTS D’HISTOIRE DES SCIENCES

2. LES SCIENCES • L’aventure scientifique a une histoire qui s’inscrit dans l’histoire de l’humanité, il faut donc bien la relier à l’époque considérée afin de ne pas faire des erreurs d’interprétation.

3. INTERET DE L’HISTOIRE DES SCIENCES • Au niveau de la culture générale : elle s’adresse à tous et pas seulement aux scientifiques. • Elle permet de lutter contre le dogmatisme en montrant que la science évolue. • Elle montre le parallélisme entre le développement de l’esprit humain et le processus historique de constitution de la pensée scientifique.

4. QUELQUES CITATIONS • Au niveau de la culture générale : « pour contribuer à la culture générale et tirer de l’enseignement des sciences tout ce qu’il peut donner pour la formation de l’esprit, rien ne saurait remplacer l’histoire des efforts passés, rendue vivante par le contact avec la vie des grands savants et la lente évolution des idées ». P. Langevin, la valeur éducative de l’histoire des sciences.

5. QUELQUES CITATIONS (2) • Elle permet de lutter contre le dogmatisme en montrant que la science évolue : « Comme tout individu chaque science porte en elle les traces ineffaçables d’un long passé héréditaire….Par la superposition et la convergence de leurs efforts, des générations de savants aux prix d’erreurs, d’insuccès et de détours sans nombre sont parvenues à construire l’immense édifice de la science humaine ». L. De Broglie, Nouvelles perspectives en microphysique

6. Ce qu’il est possible de faire avec les élèves • Utilisation d’un dictionnaire pour rechercher d’où vient le nom d’une loi, d’une unité….. • Réalisation d’une frise chronologique (relation avec l’histoire, interdisciplinarité). • Étude de textes avec questionnaire, résumé (relation avec le français, interdisciplinarité). • Recherche documentaire à faire en classe (informatique par exemple), à la maison conduisant à une production écrite et/ou orale, à une affiche…. • Questionnaire à compléter lors de la projection d’une vidéo. • Visite d’un musée scientifique (choix du musée).

7. LES MANIFESTATIONS DE LA PENSEE AU COURS DE L'EVOLUTION DE L'HUMANITE

8. ELECTRICITE ET MAGNETISME

9. LA GRECE THALES de Milet (625‑585 av.J.‑C.) constate : • Qu'un aimant attire le fer,         • Que l'ambre frotté attire les corps légers. Ce mot «ambre» se dit en grec «électron» d'où le terme d'électricité. "La magnétite possède une âme car elle attire le fer".

10. MAGNETISME (1) • La boussole, découverte en Chine, apparaît en Europe à la fin du XIIème siècle, elle est apportée par les Arabes. • Deux phénomènes sont remarqués : ¨    L'attraction et la répulsion des aimants et du fer, ¨    L'orientation particulière que prend spontanément l'aimant vis à vis du ciel ou de la terre. C'est ce phénomène d'orientation de l’aimant par rapport à la terre qui a amené les auteurs à introduire le mot «POLE». • Le premier qui ait donné un nom à ces points particuliers de l'aimant est Vincent de BEAUVAIS (1199‑1265). Il appelle « angulus» ces régions de l'aimant qui ont la propriété d'attirer ou de repousser le fer et de s'orienter, l'un vers le nord, l'autre vers le sud. Il donne les caractéristiques physiques du pôle en lui donnantun nom, montre l'importance qu'il lui accorde.

11. MAGNETISME (2) Pierre de MARICOURT (1214‑1292) introduit le mot «POLE» dans sa lettre sur l'aimant. Il détermine : •   L'existence de deux pôles pour un aimant, •    La loi des attractions et des répulsions, •     L'existence de l'aimant brisé, •    La position prise par la boussole Dans Epistola Petri Peregrini de Maricourt ad sygerem de Foucancourt militem de magnete en 1269, il écrit : "Le pôle nord d'une pierre (d'aimant) peut attirer le pôle sud de l'autre, et le pôle sud son pôle nord. Si au contraire (on) approche le pôle nord du pôle nord, (on) voit la pierre…. fuir…. De même si (on) approche le pôle sud du pôle sud".

12. MAGNETISME (3) Giambattista Della PORTA (1535‑1615) remarque que : • la limaille de fer «s'arrange » en un certain ordre autour d'un aimant (spectre magnétique), • la chaleur désaimante le fer.

14. ELECTRICITE (1) • Rien de nouveau depuis THALES, souvent on confond magnétisme et électricité. • Jérôme CARDAN (1501-1576) s’efforce de distinguer les deux types d’attraction électrique et magnétique. Il écrit dans « De Subtilitate », en 1551 : • "L'attraction de l'aimant et celle de l'ambre n'ont pas la même cause car l'ambre attire tout ce qui est léger et l'aimant le fer seul. L'ambre ne meut pas la paille à travers un corps interposé, l'aimant le fait. L'ambre n'est pas attiré réciproquement par la paille, l'aimant l'est par le fer. La paille n'est dirigée d'aucun côté par l'ambre, le fer est dirigé vers le nord et le sud par le contact de l'aimant."

15. MAGNETISME (4) • En 1600, William GILBERT (1540‑1603) fait paraître un ouvrage : «De Magnete magnetecisque corpiribus et magno magnete tellure» qui est un peu l'acte de naissance de l'histoire du magnétisme, il fut d'ailleurs surnommé par ses contemporains «Père de la philosophie magnétique». Il est influencé par Pierre de Maricourt. • L'action directive est prépondérante sur l'action attractive qui n'est qu’un effet occasionnel.

17. MAGNETISME(5) • René DESCARTES (1596‑1650) présente une théorie ambitieuse dans laquelle il y a peu d'expériences et point de calcul. En 1644, dans les «Principes Philosophiques» publiés à Amsterdam, il dénombre les propriétés de l'aimant : • Un aimant libre de ses mouvements prend une direction définie dans l’espace. L’une de ses extrémités tend toujours, quel que soit le lieu, à se diriger vers le Nord. On nomme pôles les extrémités de l’aimant. • Quand deux pôles de noms contraires sont tournés l’un vers l’autre, ils s’attirent et peuvent ne former qu’un seul aimant. • Un aimant aimante par contact un morceau de fer, cette aimantation est instable. • Il étudie le magnétisme à partir du spectre magnétique, les lignes du spectre dessinent le trajet des parties cannelées qui traversent l’aimant, il en donne l’un des premiers dessins.

19. ELECTRICITE (2) • OEUVRE RUDIMENTAIRE AU XVIIème s. • William GILBERT fait la distinction nette entre électricité et magnétisme : c’est un acquis pour la science. Il fait cette découverte grâce à l’invention du premier électroscope. • Otto de GUERICKE (1602-1686), bourgmestre de Magdebourg de 1646 à 1681, invente la première pompe pneumatique vers 1650, effectue des expériences sur le vide dont la fameuse expérience «des hémisphères de Magdebourg» en 1654. • Stephan GRAY (1666-1736)découvre la conduction de l’électricité et que certains corps ne possèdent pas cette propriété. • Charles-François de CISTERNAY DU FAY (ou Dufay) (1698-1739) «J'appellerai l'une électricité résineuse, l'autre électricité vitrée».

20. XVIII ème siècle • Grande évolution grâce à : • Des expérimentateurs, • Des vulgarisateurs, • Des théoriciens.

21. ELECTRICITE(3) Abbé Jean-Antoine NOLLET (1700-1770) est à la fois démonstrateur et propagandiste de la science. Le perfectionnement des machines électriques à partir de 1743 permet des expériences brillantes. L’électricité est à la mode. C’est l’époque des expériences spectaculaires.

23. XVIII ème siècle • Benjamin Franklin (1706-1770) introduit la notion de charge électrique, le principe de la conservation de l’électricité et fait l’hypothèse d’un fluide unique. • Les autres penchent pour deux fluides.

24. XVIIIème siècle • Henry Cavendish (1731-1810) et Charles- Augustin Coulomb (1736-1806) réalisent des expériences et établissent des lois. • Cavendish introduit la capacité d’un conducteur et son degré d’électrification (potentiel). • Coulomb énonce la loi F = kq1q2/r2

25. ELECTRICITE (4) Dans cette atmosphère, la découverte de l’électricité dynamique grâce à la pile va être un fait inattendu aux conséquences encore plus surprenantes. • Alexandro VOLTA (1745-1827) • Anthony CARLISLE (1768-1840) et William NICHOLSON (1753-1815) décomposent l’eau à l’aide de la pile • Humphry DAVY (1778-1829)

27. DE 1800 A 1850 • Hans Christian OERSTED (1777-1851) • André-Marie AMPERE (1775-1836) • Georg Simon OHM (1789-1854) • Michael FARADAY (1791-1867) • Joseph HENRY (1797-1878) • James PRESCOTT JOULE (1818-1889) • Gustav Robert KIRCHHOFF (1824-1887) • Heinrich Fredrich Emil LENZ (1804-1865) énonce en 1834 le principe suivant : « Le courant généré par induction dans un circuit à des effets tels qu’il s’oppose aux causes qui le créent. »

31. XIX ème siècle • Vers 1840, l’ère des grandes découvertes expérimentales est close pour quelque temps. • Il faut attendre 1850 pour que le modèle circulatoire d’un seul courant s’impose, jusque là c’est le double courant, l’un positif, l’autre négatif qui est le plus répandu.

32. LES LAMPES

33. TRANSPORT DE L’ENERGIEELECTRIQUE • En 1869, Zénobe Gramme (1826-1901) invente le collecteur et réalise la première dynamo. • En 1882, Marcel Deprez (1843-1918)effectue la premièredémonstration de transport de l’énergie électrique en courant continu à l’exposition de Munich. • En 1882, Lucien Gaulard (1850-1888) et John Dixon Gibbs déposent un brevet relatif à un « générateur secondaire », ancêtre du transformateur. • En 1884, lors de l’exposition de Turin, Gaulard réalise la première transmission électrique en courant alternatif entre l’exposition et la gare de Lanzo distante de 37 kilomètres. • En 1891, Nikola Tesla( 1856-1943)effectue le premiertransport de l’énergie électrique en courant triphasé à l’exposition de Francfort sur 175 km.