L'histoire du baromètre
J'ai reçu un coup de fil d'un collègue à propos d'un étudiant. Il estimait
qu'il devait lui donner un zéro à une question de physique, alors que
l'étudiant réclamait un 20. Le professeur et l'étudiant se mirent d'accord
pour choisir un arbitre impartial et je fus choisi. Je lus la question de
l'examen: "Montrez comment il est possible de déterminer la hauteur d'un
building à l'aide d'un baromètre."
L'étudiant avait répondu: "On prend le baromètre en haut du building, on
lui attache une corde, on le fait glisser jusqu'au sol, ensuite on le remonte
et on calcule la longueur de la corde. La longueur de la corde donne la
hauteur du building." L'étudiant avait raison vu qu'il avait répondu juste et
complètement à la question. D'un autre côté, je ne pouvais pas lui mettre
ses points : dans ce cas, il aurait reçu son grade de physique alors qu'il
ne m'avait pas montré de connaissances en physique. J'ai proposé de donner
une autre chance à l'étudiant en lui donnant six minutes pour répondre à la
question avec l'avertissement que pour la réponse il devait utiliser ses
connaissances en physique.
Après cinq minutes, il n'avait encore rien écrit. Je lui ai demandé s'il
voulait abandonner mais il répondit qu'il avait beaucoup de réponses pour
ce problème et qu'il cherchait la meilleure d'entre elles. Je me suis excusé
de l'avoir interrompu et lui ai demandé de continuer. Dans la minute qui
suivit, il se hÂta pour me répondre: "On place le baromètre à la hauteur du
toit. On le laisse tomber en calculant son temps de chute avec un
chronomètre. Ensuite en utilisant la formule: x=gt2/2, on trouve la hauteur
du building." A ce moment, j'ai demandé à mon collègue s'il voulait
abandonner. Il me répondit par l'affirmative et donna presque 20 à
l'étudiant.
En quittant son bureau, j'ai rappelé l'étudiant car il avait dit qu'il
avait plusieurs solutions à ce problème. "Hé bien, dit-il, il y a plusieurs façon
de calculer la hauteur d'un building avec un baromètre. Par exemple, on le
place dehors lorsqu'il y a du soleil. On calcule la hauteur du baromètre,
la longueur de son ombre et la longueur de l'ombre du building. Ensuite, avec
un simple calcul de proportion, on trouve la hauteur du building."
Bien, lui répondis-je, et les autres. "Il y a une méthode assez basique que
vous allez apprécier. On monte les étages avec un baromètre et en même
temps on marque la longueur du baromètre sur le mur. En comptant le nombre
de trait, on a la hauteur du building en longueur de baromètre. C'est une
méthode très directe. Bien sûr, si vous voulez une méthode plus
sophistiquée, vous pouvez prendre le baromètre à une corde, le faire
balancer comme un pendule et déterminer la valeur de g au niveau de la rue
et au niveau de toit. A partir de la différence de g la hauteur de building
peut être calculée. De la même façon, on l'attache à une grande corde et en
étant sur le toit, on le laisse descendre jusqu'à peu près le niveau de la
rue. On le fait balancer comme un pendule et on calcule la hauteur du
building à partir de la période de précession." Finalement, il conclut: "Il
y a encore d'autres façons de résoudre ce problème. Probablement la
meilleure est d'aller au sous-sol, frapper à la porte du concierge et lui
dire: "J'ai pour vous un superbe baromètre si vous me dites quelle est la
hauteur du building."
J'ai ensuite demandé à l'étudiant s'il connaissait la réponse que
j'attendais. Il a admis que oui mais qu'il en avait marre du collège et des
professeurs qui essayaient de lui apprendre comment il devait penser.
Pour l'anecdote, l'étudiant était Niels Bohr (Prix Nobel Physique en 1922)
et l'arbitre Rutherford (Prix Nobel Chimie vers 1910).
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