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Apprendre la physique comme jouer avec LEGO
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La physique est une science qui nous permet de décrire des situations et des évolutions de systèmes dans le monde réel. Elle repose sur des variables qui peuvent être mesurées et sur des équations qui les relient, permettant ainsi leur calcul et donc leur prédiction.
Chaque variable peut être comparée à une pièce de LEGO qui est assemblée pour former des équations, correspondant à un élément fonctionnel. Ces différentes équations nous permettent de construire un modèle, similaire à un jouet LEGO qui peut être utilisé de différentes manières.
Les différentes façons d'utilisation correspondent aux calculs possibles qui peuvent être effectués avec différents ensembles de données et les calculs intermédiaires nécessaires.
L'utilisation de ce modèle fait référence à ce que nous appelons en physique la résolution de problèmes.
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L\'Analogie
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On peut établir une analogie entre une situation réelle et un jouet LEGO.
L\'analogie entre la réalité sous forme de voyage et un jouet LEGO
La situation réelle est décrite par des variables et des équations qui les associent.
Le jouet LEGO à travers ses briques et ses pièces qui s\'assemblent pour former le modèle.
Chaque brique correspond ainsi à une variable qui relie différentes parties comme le font les équations.
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Les Variables
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Si la modélisation d\'un véhicule roulant est envisagée, la position initiale $s_0$ et la position finale atteinte $s$ doivent être saisies:
L\'analogie entre les variables et les briques LEGO
Dans l\'analogie, une brique LEGO est associée à chaque variable. S\'agissant de variables différentes, elles se différencient dans ce cas par leur couleur.
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Les Équations
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Dans le modèle, il est logique de calculer le chemin parcouru $\Delta s$.
Pour ce faire, une nouvelle brique LEGO doit être introduite dans l'analogie.
L\'analogie entre les équations et les ensembles LEGO
Pour son calcul, il faut définir l\'équation correspondante, qui dans ce cas correspond à
$\Delta s = s - s_0$
Dans notre analogie, les briques LEGO sont connectées pour former la première unité de notre modèle.
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Le Temps
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Pour décrire le mouvement dans notre modèle, il est nécessaire d\'introduire le temps.
Par analogie à la position, un temps initial $t_0$, le temps final $t$ et le temps écoulé $\Delta t$ doivent être saisis.
Chacune des variables correspond à une brique LEGO qui est représentée dans l'image:
L\'introduction du temps et l\'analogie avec LEGO
De plus, le temps écoulé doit être entré, qui est une équation de la forme
$\Delta t = t - t_0$
Ceci à son tour est représenté dans l\'analogie une nouvelle unité du modèle LEGO.
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La Vitesse
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Pour prédire comment le véhicule se déplacera, vous devez entrer la vitesse.
Celui-ci est défini comme le rapport entre la distance parcourue et le temps écoulé.
Dans l'analogie, les briques du chemin parcouru sont prises avec celle du temps écoulé et elles sont montées sur une nouvelle brique qui représente la vitesse:
L\'analogie avec l\'introduction de la vitesse
Ainsi, la troisième équation est introduite
$v = \displaystyle\frac{\Delta s}{\Delta t}$
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Toutes les Équations
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Si vous finissez d\'assembler le modèle LEGO, vous obtenez des relations supplémentaires qui correspondent à d\'autres descriptions de groupes de briques.
Ainsi, le modèle est représenté par les cinq variables déjà définies et par un total de quatre équations:
Ensemble de toutes les équations
La partie centrale montre l\'équation supplémentaire qui résulte de l\'assemblage du modèle complet.
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Le Modèle
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Enfin, nous avons le modèle complet, c\'est-à-dire les variables et les équations qui les associent.
Dans l\'analogie, il existe pratiquement un type d\'instruction d\'un modèle LEGO dans lequel les briques nécessaires et les éléments en cours de construction sont répertoriés.
Instructions du modèle dans le style LEGO
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