Donner de la voix aux vocations

Lors de notre visite de l'Opéra Garnier, nous avons observé qu'au plafond de la salle de spectacle se trouvait un très grand lustre en bronze et cristal constitué de 340 lumières. Ce lustre nous a impressionné par son envergure et son rayonnement dans la salle. Nous nous sommes interrogés sur le "poids" de ce lustre.

Lors d'un TP de Physique, nous avons eu pour mission de : "Peser le lustre de l'Opéra Garnier" et de vérifier la valeur de sa masse donnée par le site de l'Opéra de Paris. Ainsi nous avions comme situation de départ ceci :

Comme à notre échelle d'élèves, il n'était pas possible de peser directement le lustre de l'Opéra Garnier, il a été décidé que nous allions réaliser notre mission grâce à une modélisation avec le matériel à notre disposition en salle de TP. Nous avions comme matériel : un tableau aimantée, un dynamomètre et une masse sélectionnée par le professeur. A cela il fallait rajouter des éléments de précision tel que nous allions utiliser une masse qui représentait 1/40 000^ème de la masse réelle du lustre. Le dynamomètre est un appareil de mesure d'une force (exprimée en Newton N). Il utilise un ressort dont on connaît la raideur, un fil auquel est accroché un crochet pour accrocher la masse et un disque gradué en Newton. Celui que nous avons utilisé était circulaire et nous pouvions l'accrocher à un tableau aimanté grâce à l'aimant présent au recto.

La première étape de notre mission était de proposer un protocole expérimental à notre professeur à l'aide du matériel à notre disposition et des éléments de précision. Nous devions également proposer un schéma de notre expérience dont voici un exemplaire ci-dessous :

Schéma réalisé par R.Brebion

En réalité, avec le dynamomètre, nous allions mesurer la valeur du poids, force exercée à distance par la Terre sur tout objet à son contact.

La deuxième étape de notre mission a donc été de mettre en pratique notre protocole expérimental et de mesurer la valeur du poids de la masse à notre disposition. Puis grâce à la formule P = m.g où P est le poids (en N), m la masse (en kg) et g l'intensité de pesanteur (en N/kg) et qui est égale à 9,8 N/kg sur Terre, nous avons calculé la valeur de la masse que nous disposions. Nous avons obtenu sur le dynamomètre un poids P = 2N qui nous a alors donné une valeur de masse m = 0,204 kg.

Une fois cette étape effectuée, nous sommes revenu au facteur multiplicateur existant entre la masse à notre disposition et la masse du lustre de l'Opéra Garnier et nous avons déterminé la valeur de la masse du lustre : m_lustre = 0,204 * 40 000 = 8160 kg. Nous avons converti cette valeur en tonnes (t) : 8,160 t

La valeur déterminée expérimentalement est la même que celle donnée par le site de l'Opéra de Paris, cette dernière valeur est donc exacte.

Il nous restait une dernière étape à réaliser dans notre mission : représenter cette force, le poids, et déterminer ses caractéristiques, c'est-à-dire son point d'application (point en lequel la force s'exerce), sa direction (droite d'action de la force), son sens et sa valeur (en N). Voici un exemplaire de notre travail :

A travers ce travail sur le lustre de l'Opéra Garnier, nous avons appris à faire la différence entre la notion de "poids" et celle de "masse" et avons constaté que nous faisons preuve d'un abus de langage quand nous disons "mon poids est de ....kg" et que donc cela était inexact. Nous avons également découvert ce qu'est un dynamomètre, comment l'utiliser et ce qu'il permet de mesurer. Nous avons aussi appris que notre masse ne change pas selon le lieu où on se trouve mais que notre poids lui change (cela est dû à la valeur de l'intensité de pesanteur qui varie selon la latitude : par exemple 9,83 N/kg au pôle Nord et 9,78 N/kg à l'équateur) et avons découvert les caractéristiques du poids.