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association adilca www.adilca.com association adilca www.adilca.com CESSAC & TR

association adilca www.adilca.com association adilca www.adilca.com CESSAC & TRÉHERNE Récemment, un professeur d’auto-école a proposé cette définition de la force centrifuge à des candidats préparant le BAFM : « Lorsqu'un mobile est animé d'un mouvement circulaire uniforme, il n'est soumis à aucune force ou la somme des forces qui lui sont appliquées est nulle. » « C'est le cas d'une voiture en ''roue libre'' dans un virage et en négligeant la résistance de l'air, le poids de la voiture étant équilibré par la réaction du sol égale et opposée à ce poids. » « La seule force non équilibrée est la force centripète dirigée vers le centre de courbure. » « Pour que la somme des forces soit nulle, il faut alors considérer qu'il apparaît une force égale (en grandeur) et opposée à la force centripète. » « Cette force est présente dans le système pendant tout le temps où s'exerce la force centripète. » « Cette force est donc dirigée vers l'extérieur du virage, elle porte le nom de force centrifuge. » « Puisque la force centrifuge est égale et opposée à la force centripète, on calculera sa valeur en utilisant la même expression que pour cette dernière : F = MV²/R. » Le physicien remarque immédiatement que deux forces opposées s’annulent, mais alors quid de la trajectoire circulaire de la voiture ? Bref, ce bricolage ne vaut pas un clou ! Mais passons, car il ne s’agit pas ici d’accabler son auteur. Ce qui nous intéresse ici, c’est de remonter à la cause historique de ces erreurs à répétition, autrement dit de chercher à savoir pourquoi on assaisonne la force centrifuge à toutes les sauces… Les professeurs d’auto-école n’ont pas pu inventer eux-mêmes pareille théorie sans s’appuyer sur des documents d’une valeur indiscutable à leurs yeux. Ce sont ces documents qui nous intéressent, et en particulier les différents ouvrages de physique qui, à un moment ou à un autre, ont pu servir de référence ou de caution intellectuelle au concept de force centrifuge. Il fallait donc retrouver ces fameux documents… C’est ce que nous avons fait ! Après de nombreuses recherches, nous avons pu mettre la main sur les principaux manuels scolaires de physique qui, après la guerre, ont forgé la culture scientifique de générations de lycéens et étudiants. association adilca www.adilca.com association adilca www.adilca.com Nous avons lu, analysé et décortiqué avec soin et gourmandise le contenu de tous ces ouvrages, et en particulier celui du plus connu d’entre eux, le fameux CESSAC & TRÉHERNE édité par Fernand Nathan, ouvrage officiel de l’éducation nationale du lendemain de la guerre jusqu’au début des années 80. Le fameux ‘‘CESSAC & TRÉHERNE’’… Qui étaient CESSAC et TRÉHERNE ? Jean CESSAC, professeur agrégé de physique en 1933, publia son premier manuel scolaire en 1939. Devenu inspecteur général de l’instruction publique, il collabora avec Georges TRÉHERNE, professeur agrégé de physique au lycée JANSON DE SAILLY de Paris, à la rédaction d’un nouveau manuel de physique destiné aux classes terminales qui parut en 1947 chez Fernand Nathan. Cet ouvrage rencontra un tel succès auprès du corps enseignant qu’il fût immédiatement adopté comme ouvrage officiel des lycées publics, privilège qu’il conservera pendant plus de trois décennies, jusqu’à l’aube des années quatre-vingt ! Décliné ultérieurement en plusieurs versions (quatorze pour la seule rentrée 1966 !) afin de répondre aux exigences des programmes des différentes sections et filières modernes (physique, classes de secondes, premières et terminales littéraires ou scientifiques, mais aussi chimie…), c’est, au total, plusieurs millions d’exemplaires de cette collection qui ont été diffusés. La plupart des physiciens, étudiants ou professeurs, pour ne pas dire la quasi- totalité ont donc eu, à un moment ou à un autre, un ouvrage de CESSAC & TRÉHERNE entre les mains, ils ont pu y puiser leur inspiration. Que valent ces ouvrages ? Quel souvenir ont-ils laissé ? Quel crédit leur accorder ? association adilca www.adilca.com association adilca www.adilca.com Une réputation justifiée… Autant le dire tout de suite, la réputation des ouvrages de CESSAC & TRÉHERNE est excellente, tant auprès du corps enseignant que des anciens élèves. Cette réputation est parfaitement justifiée, car on dispose aujourd’hui du recul nécessaire pour une comparaison objective avec les productions plus récentes… Il n’y a pas photo ! Que ce soit au niveau de la description des phénomènes, la progressivité ou la complémentarité des notions abordées, on n’a pas fait mieux depuis. Sur ce point l’avis des membres du conseil scientifique de l’association ADILCA est unanime ! Plus précisément, on est frappé par la clarté des concepts, la précision des mots, l’élégance et l’équilibre des phrases, ce qui prouve bien que leurs auteurs maîtrisaient, non seulement les concepts scientifiques, mais également l’art de la pédagogie et les subtilités de la langue française… Pour autant, ce livre est-il exempt de reproches ? C’est ce que nous allons voir… Le programme 1966 Examinons le manuel de physique destiné aux classes terminales scientifiques dans sa version conforme au programme officiel de 1966. Ce programme a été fixé par l’arrêté du 13 juin 1966 émanant du ministère de l’éducation nationale. Il prévoit cinq parties : dynamique, énergie, phénomènes périodiques, optique physique, électricité et phénomènes corpusculaires. Le manuel dont nous disposons (dépôt légal 2e trimestre 1977) est destiné aux sections D, il diffère peu de celui des sections C autrefois baptisées ‘‘mathélém’’ pour ‘‘mathématiques élémentaires’’, anti-chambre des classes préparatoires aux grandes écoles : ‘‘mathsup’’ (mathématiques supérieures) et ‘‘mathspé’’ (mathématiques spéciales). Où sont les différences entre les versions C et D ? La version D bénéficie de « substantiels allègement dans la partie consacrée à l’électricité et aux phénomènes corpusculaires », ainsi que le précisent les auteurs dans un avertissement placé en début de volume. Rien donc qui puisse concerner la partie qui nous intéresse, à savoir celle consacrée à la dynamique. Le point fort du livre L’un des aspects les plus remarquables du livre de Jean CESSAC et Georges TRÉHERNE, ce sont ces « exercices résolus », qu’on trouve en fin de chapitre. Ainsi l’étudiant peut suivre pas à pas le raisonnement du professeur et s’imprégner des notions développées dans le cours sans risque d’erreur. association adilca www.adilca.com association adilca www.adilca.com Le cours qui nous intéresse est le chapitre 6 consacré à « l’application de la relation fondamentale de la dynamique au mouvement circulaire uniforme. » Nous le dévorons et n’y trouvons rien à redire ! L’exercice résolu proposé en fin de chapitre est consacré à « l’équilibre relatif d’un satellite sur une orbite circulaire. » Riche idée ! En effet, cet exemple colle parfaitement à l’actualité puisque, neuf ans auparavant, le 4 octobre 1957, l’Union Soviétique a procédé avec succès au lancement du premier engin spatial, Spoutnik. Par la suite, les lancements et les expériences vont se multiplier jusqu’à aboutir à la conquête de la Lune par les Américains en juillet 1969. L’intérêt pédagogique de cet exemple est une description simplifiée du mouvement circulaire d’une masse car, comparé à la voiture, le satellite présente l’avantage de s’affranchir à la fois de la résistance au roulement et de la résistance de l’air. Mais les différences ne s’arrêtent pas là ! Une fois en orbite, le satellite voit son mouvement dépendre de l’action d’une seule force, qui se confond avec son poids, cette force agissant à distance et non par contact comme c’est le cas en voiture. Ces différences, absolument capitales pour décrire le mouvement du satellite, comme d’ailleurs celui du cosmonaute qui se trouve à l’intérieur, vont malheureusement échapper aux auteurs, ainsi qu’on va le voir plus loin… Une erreur dans le dessin ! La démonstration commence par un dessin sans légende qui illustre la description du mouvement du satellite en orbite autour de la Terre. Ce dessin attire immédiatement notre attention. Le voici fidèlement reproduit ci-dessous. DESSIN ‘‘CESSAC & TRÉHERNE’’ (© NATHAN, Paris 1977). association adilca www.adilca.com association adilca www.adilca.com Détaillons ce dessin : sans aucun doute possible, il mêle deux descriptions totalement incompatibles. L’erreur est là !… En effet, l’une de ces deux descriptions est dynamique, elle représente le mouvement réel du centre de gravité (G) du satellite animé d’une vitesse (V) et d’une trajectoire circulaire (cercle bleu) imposée par l’attraction de la Terre. Cette attraction, c’est le poids (P) du satellite. L’autre description, que l’on appelle statique, est purement imaginaire. Elle suppose un équilibre dans lequel le mouvement réel est ignoré. La vitesse du satellite est alors nulle : telle est l’illusion que peut donner un engin spatial géostationnaire observé depuis le sol. Pour éviter qu’il ne tombe, son maintien dans l’espace nécessite alors le recours à une force apparente (F’) de module égal au poids (P) du satellite, mais de sens opposé. Ces deux descriptions, pourtant incompatibles, figurent bel et bien sur un seul et même dessin ! Erreur pédagogique majeure ! Où est l’erreur ? Pourquoi ces deux descriptions sont-elles incompatibles ? Pour le physicien, ça saute aux yeux, le dessin est totalement incompréhensible, et même complètement absurde. En effet, si on le prend au pied de la lettre, de deux choses l’une : uploads/Litterature/ ces-amp-treh.pdf