Escape lab : le secret de Newton 1.0

Escape Lab : Le secret de Newton

Une aventure pour les élèves de 4ème et 3ème

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Le secret de Newton

Vous êtes un scientifique à la recherche du secret de Newton. Vos recherches vous ont mené à un bâtiment étrange qui pourrait renfermer une information capitale. Lorsque vous entrez, une alarme d'intrusion se déclenche : Vous n'avez que 45 minutes, une fois ce délai dépasse, tous les accès seront vérouillés ! Ne perdez pas de temps ou le secret de Newton vous échappera !

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1) Du carbone au Plomb

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Félicitations ! Premier indice :

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Les éléments, lorsqu'ils sont disposés selon leur masse atomique, montrent une périodicité apparente de leurs propriétés. Les éléments qui sont semblables en ce qui concerne leurs propriétés chimiques ont des masses atomiques qui sont peu éloignées ou proches de la même valeur (par exemple Pt, Ir, Os) ou qui augmentent régulièrement (par exemple K, Rb, Cs). De ce fait, les éléments chimiques sont classés dans le tableau périodique selon leur numéro atomique. (Cela semble être une bonne idée pour chiffrer l'accès au dossier sur l'ordinateur)

Dmitri Ivanovitch Mendeleïev parfois écrit Dimitri, né le 27 janvier 1834 (8 février 1834 dans le calendrier grégorien) à Tobolsk et mort le 20 janvier 1907 (2 février 1907 dans le calendrier grégorien) à Saint-Pétersbourg, est un chimiste russe.Il est principalement connu pour son travail sur la classification périodique des éléments, publiée en 1869 et également appelée « tableau de Mendeleïev ». Il déclara que les éléments chimiques pouvaient être arrangés selon un modèle qui permettait de prévoir les propriétés des éléments encore non découverts.

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Pourquoi les corps tombent-ils ? Vincent Deparis La plupart des corps tombent quand on les lâche ! Pas tous d'ailleurs, certains comme la fumée ou le feu s'élèvent spontanément. D'autres encore peuvent parfois tomber, tel un morceau de bois dans l'air et parfois monter, tel ce même morceau de bois dans l'eau. Cette banalité quotidienne, qui n'étonne plus, cache un phénomène d'une grande complexité. Comment expliquer la gravité, quelle est la cause de la chute des corps ? Peu de phénomènes ont suscité au cours de l'histoire autant de réflexions, d'interrogations et de controverses.

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En retraçant le questionnement des savants de l'Antiquité jusqu'à nos jours, nous allons voir que même s'il existe indéniablement des percées et des esprits hors-normes, la science n'est pas le fait d'hommes seuls, ayant une intuition géniale ; les découvertes ne sont pas instantanées. Une théorie physique n'est pas le produit soudain d'une création, elle est le résultat lent, progressif, graduel d'une évolution. Les idées avancent par petites touches. Cet article s'appuie pour une petite part sur nos recherches personnelles et pour une grande part sur les travaux remarquables de Pierre Duhem et d'Alexandre Koyré , auxquels nous renvoyons le lecteur qui aimerait approfondir le sujet.

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Robert Hooke (1635 – 1703) est un savant anglais. Esprit brillant et inventif, il s'illustre dans des domaines aussi divers que l'astronomie, la physique, les sciences naturelles et l'architecture. C'est un expérimentateur hors pair. Ses mérites dans de nombreux domaines des sciences (notamment la théorie de la déformation élastique des corps) sont pleinement reconnus. Mais sa contribution à la mécanique céleste a été entièrement éclipsée par l'œuvre de Newton. Malgré les limites de son travail, la hardiesse et la clarté de sa pensée, la profondeur de son intuition forcent l'admiration. La similitude de sa conception du monde avec celle de Newton est également frappante. Il est cependant très querelleur. Il est mêlé à un grand nombre de controverses et il dispute notamment à Newton l'antériorité de la découverte de la loi de l'attraction universelle.

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En 1666, Hooke tente d'expliquer les mouvements planétaires. Il expose : « Je me suis souvent demandé pourquoi les planètes doivent se mouvoir autour du Soleil selon la supposition de Copernic, puisqu'elles ne sont ni encloses en aucune orbe solide, ni attachées au Soleil, comme à leur centre, par aucune corde visible ; et elles ne s'écartent de lui au-delà d'un certain degré ni non plus se meuvent en ligne droite comme devraient le faire tous les corps qui ne reçoivent qu'une seule impulsion ». Hooke reconnaît que le mouvement « naturel » d'un astre n'est pas le mouvement circulaire comme le croyaient les Anciens mais le mouvement rectiligne uniforme.

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Un astre doit avoir un mouvement en ligne droite à vitesse constante à moins qu'une force n'agisse sur lui, le détourne et l'oblige à décrire un cercle ou une ellipse comme Kepler l'a montré. Mais quelle est cette force qui détourne le mouvement des planètes ? Hooke poursuit sa réflexion : « [Pour expliquer le mouvement elliptique des planètes] je ne peux imaginer aucune autre cause vraisemblable en dehors des deux que voici : la première peut résulter d'une densité inégale du milieu [l'éther] à travers lequel le corps planétaire va être mû ; c'est-à-dire que si nous supposons que la zone la plus éloignée du centre, ou Soleil, est plus dense vers le dehors que celle qui est plus proche de lui, il s'ensuivra que le mouvement droit sera toujours dévié vers l'intérieur, parce que la zone extérieure opposera une plus grande résistance.

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Ceci offre quelques probabilités : à savoir que si l'éther est quelque peu de la même nature que l'air, il est rationnel que la partie qui se trouve la plus proche du Soleil, source de chaleur, doive être la plus raréfiée ; et en conséquence que les parties qui sont les plus éloignées doivent être les plus denses. Mais cette supposition offre d'autres improbabilités. Mais la seconde cause de l'inflexion d'un mouvement droit en une courbe peut venir d'une propriété attractive du corps placé au centre, par quoi il s'efforce continuellement d'attirer ou de tirer vers lui-même. Car si l'on suppose un tel principe, on peut, semble-t-il, expliquer tous les phénomènes des planètes par le principe commun aux mouvements mécaniques ».

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Et alors ces tableaux? Ils ne vous inspirent pas ? Et avez-vous lu la note du gardien ?

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Félicitations ! Deuxième indice :

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L’atomeL’atome est une petite particule constituée d’un noyau autour duquel se déplacent des électrons. Le noyau est constitué de protons et de neutrons. Les protons et neutrons sont des nucléons car ils sont dans le noyau. Des électrons circulent autour du noyauLa masse d’un atome est concentrée dans son noyau : les nucléons ont une masse plus grande que les électrons

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Les charges dans l’atomeLes protons sont chargés positivement les neutrons sont neutres les électrons possèdent une charge négative. Le noyau, composé de protons et de neutrons est donc globalement chargé positivement.

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L’atome - 2Pour identifier les différents atomes on utilise le nombre de protons du noyau. On donne à ce nombre le nom de « Numéro atomique (Z) »Pour que les charges se compensent dans un atome, il y a autant de protons que d’électrons.

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L’atome - 3L’atome a une dimension de l’ordre du dixième de nanomètre soi 10-10 mLe diamètre du noyau est environ 100 000 fois plus petit que celui de l’atome, soit 10-15 mL’atome est essentiellement constitué de vide

Atome de carbone

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Volta

Alessandro Volta a fait ses études à Rome. Passionné par l'étude des phénomènes électriques, son premier écrit scientifique est un poème écrit en latin, "De vi attractiva ignis electrici ac phaenomenis inde pendentibus", alors qu'il n'est encore qu'un jeune étudiant. En 1774, il devient professeur de physique à l'école royale de Côme ; De 1780 à 1783, il visite la France, l'Allemagne, les Pays-Bas et l'Angleterre et collabore avec Antoine Lavoisier et Pierre-Simon de Laplace à une étude de l'électricité atmosphérique. La découverte de l'électricité animale (par Luigi Galvani) amène Volta à étudier dès 1792 les conditions d'excitation des muscles d'une grenouille. Il rejette la théorie de Galvani qui privilégie la présence de tissu animal et met l'accent sur la nécessité d'un circuit électrique fermé constitué de métaux.

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Ohm

Georg Simon Ohm né le 16 mars 1789 à Erlangen en Allemagne et mort en 1854 à Munich est un célèbre physicien allemand.Il commence à travailler la science à l’université d'Erlangen où il reçoit son diplôme. En 1817, il devient professeur. Il a été l’inventeur de la loi d’Ohm Il a également inventé l’Ohmmètre : un appareil qui mesure la résistance de l’électricité dont la mesure s’appelle « ohm » (symbole : Ω). Sa première recherche était la cellule électrochimique récemment inventée par Volta.Ohm a trouvé une relation de proportionnalité directe entre la différence de potentiel aux bornes d’un conducteur. Il trouve les différences entre le courant, les tensions et les résistances électriques ce qui prouve le départ de l’analyse des circuits électriques.

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Einstein

Albert Einstein, né le 14 mars 1879 à Ulm (Wurtemberg), en Allemagne et mort le 18 avril 1955 à Princeton, aux États-Unis d'Amérique, est un physicien. Il est probablement le scientifique le plus célèbre du XXe siècle. Il a publié beaucoup de travaux de toute première importance, dont la fameuse théorie de la relativité qui rend plus précise la théorie de la gravité d'Isaac Newton. Mais Einstein a contribué à beaucoup d'autres domaines de la physique et a presque toujours apporté une contribution très importante aux domaines sur lesquels il a travaillé. Il est mort en 1955 d'une rupture d'anévrisme.Il a reçu le prix Nobel de physique pour sa découverte de l'effet photoélectrique, un principe physique qui permet de produire de l'électricité à partir de la lumière du soleil utilisée dans les panneaux solaires. C'est grâce à lui si les panneaux solaires existent aujourd'hui.

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Marie Curie

Maria Skłodowska, alias Marie Curie, née le 7 novembre 1867 à Varsovie (Royaume du Congrès) et morte le 4 juillet 1934 (à 66 ans) à Passy (Haute-Savoie), est une physicienne et chimiste polonaise naturalisée française, célèbre pour ses travaux sur la radioactivité naturelle avec son mari.Elle a reçu deux fois le prix Nobel dans deux catégories scientifiques, ce qui est unique : En 1903 : le prix Nobel de physique avec son mari Pierre Curie et Henri Becquerel ; En 1911 : le prix Nobel de chimie pour ses travaux sur le polonium et le radium.

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Lavoisier

Antoine Laurent Lavoisier est né le 26 août 1743 à Paris et mort à Paris le 8 mai 1794. Il est allé à l’université Mazarin de 1754 à 1761 où il a étudié des matières telles que les mathématiques, l’astronomie et la chimie. Il publie son premier livre de chimie en 1764 et est élu à l’académie des sciences en 1768. Il découvre en 1778 que l’air était un mélange de gaz et non pas un seul gaz. Il découvre aussi la loi de conservation de la matière, qu'on peut résumer par cette célèbre maxime (mais qui n'est certainement pas de lui) : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. » De plus, il montre que la théorie phlogistique n'est pas cohérente.

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Vous découvrez un fond de tiroir très spécial

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Marie Curie Lavoisier Ohm Volta Einstein

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Félicitations ! Quatrième indice :

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La gravitation et le poids

Voilà le grand secret "découvert" par Newton.

Bilan à noter

vidéo pour les rapides (demander un casque au professeur)