A1. Qu`est-ce qu`un champ en physique?

UNE SITUATION
UN PROBLEME
1èreS. Chap7. Le concept de champ en physique.
Champ lexical, champ-agne, champ de gravité, chant choral, champ opératoire, champêtre, champ de bataille, champ de course, champ de vitesse, champ d’action, champignon, champ magnétique, etc. les champs sont partout autour de nous ! Tout ceux-là ne
sont assurément pas des champs physique. Mais au fond,
Qu’est-ce qu’un champ, en physique ?
I
Conceptualiser
A partir de vos connaissances, des documents
fournis en annexe et de votre réflexion, argumenter
les réponses que vous apporterez aux questions
suivantes :
1. Vrai ou faux ?
-
un champ physique est un corps matériel.
un champ en physique n’est pas forcément associé à une grandeur physique.
un champ en physique peut être associé à deux grandeurs physiques à la fois.
un champ en physique n’est rien d’autre qu’un bout d’espace.
un champ physique ne peut pas être visualisé, mais seulement mathématisé.
un champ physique peut uniquement exister en deux dimensions dans l’espace.
mathématiquement, un champ en physique peut être décrit par une fonction.
un champ physique peut être coupé en deux.
2. Que faut-il pour faire un champ (physique) ?
!
Donne les «ingrédients» et la «recette» pour fabriquer (construire, définir) un champ physique :
«Pour définir un champ, il faut.................»
3. Proposez alors une définition de ce qu’est un champ en physique.
II
Imaginer
Imaginer un champ original (qui ne soit pas un champ
emprunté dans la liste ci-dessus ni dans les exemples) qui
réponde à la définition que vous avez donné d’un champ
physique.
- décrire votre champ (son mode de construction)
- quelles en sont les caractéristiques physiques ?
III
Créer
ma
Mon champ
à moi
?
Créez un poster A4. pour définir et illustrer votre champ.
Vous n’oublierez pas de le caractériser physiquement...
P. Bellanca-Penel !
1èreS-Lycée Ampère, Lyon
Documents-champs physiques
.
Doc.1
.
Doc.2
!
!
Champ de températures sur la France
Maxwell et la notion de champ.
« … En 1861, MAXWELL créa le concept fondamental du "champ". Par champ, il désignait une
perturbation de l’espace qui, en chaque point, est un potentiel de force indépendant des corps qui
pouvaient s’y trouver. "Le champ disait-il crée une toile à travers tout le ciel". Son effet peut être
gravitationnel lorsque cette force est liée à la Terre, électrique autour d’une charge ou magnétique
autour d’un courant électrique. Ces champs évoluent dans le temps et sont à l’origine de
l’existence des ondes. En dehors des champs, il n’y a pas de force. C’est la raison pour laquelle
en dehors du champ électromagnétique d’une station de radiodiffusion, on ne capte plus du tout
ses émissions … ».
"UN SIÈCLE DE PHYSIQUE" de THIERRY LOMBRY, journaliste scientifique.
!Doc.3
!.
Champ de pression et représentation.
!
Sur le site de Météo France, on
peut obtenir chaque jour la carte de
l’Europe avec des pressions en
différents lieux. Cette carte nous donne
un aperçu du champ de pression en
Europe. Ce champ est figuré par des
courbes de niveau, ici, de pression.
P. Bellanca-Penel !
1èreS-Lycée Ampère, Lyon
.
Doc.4
Déplacement dans le sable
En faisant ! pénétrer
!
!
dans du sable modèle
constitué de fines billes de verre un
cylindre tournant à une vitesse imposée,
les chercheurs ont ! visualisé l'écoulement
ainsi que l'agitation locale du matériau
source : http://www.cnrs.fr/insis/recherche/
actualites/deplacement-sable.htm
!
.
Doc.5
!
Champ de vitesse des grains autour d'un cylindre,
dans le cas d'un mouvement à vitesse constante.
!
!
!
C'est Michael Faraday qui réalise l'importance du concept de !
!
champ, forme d'existence de la matière, capable d'emmagasiner de !
!
l'énergie ou de l'impulsion.
!
Le concept de champ paraît abstrait au premier abord, mais il est bien plus simple
qu'on ne le pense. Imaginons
que pour connaître la
température de
chaque point
d'une pièce nous utilisions une
fonction mathématique qui nous
donne la température pour
chaque point de la pièce (identifié
par trois coordonnées : longueur,
largeur et hauteur) : c'est le
champ des températures de la
pièce. De même, la fonction
mathématique de la vitesse
d'écoulement de l'eau dans une
rivière à chacun de ses points Première illustration des lignes de champ magnétique autour
d’un aimant permanent, matérialisées par de la limaille de fer
représente le champ des vitesses (1832) ; Michael Faraday tenant un aimant.
de la rivière.
h t t p : / / w w w. d i ff u s i o n . e n s . f r / v i p /
pageC00.html
!
!
de ! !
.
! Doc!.6
!
Cartographie du champ
vitesse des vents.
!
!
!
!
Carte des vents. La direction
du vent est indiquée par la direction du vecteur,
tandis que sa longueur est proportionnelle à la
valeur de la vitesse du vent.
P. Bellanca-Penel !
1èreS-Lycée Ampère, Lyon