En m'intéressant à l'histoire des sciences, j'ai eu l'idée du jeu suivant (jeu qui m'a été aussi inspiré par cette suggestion de concours).

Présentation du jeu

Nous sommes en 1600, et le but de ce jeu est d'essayer de recréer la physique classique.
La physique de l'époque est dominée par les écrits d'un homme: Aristote. Mais voilà que Copernic, en 1543, vient donner un coup de pied dans la fourmillière en envoyant valser la terre autour du Soleil. Idée totalement incompatible avec les idées d'Aristote. Un long débat va donc commencer entre aristotéliciens et coperniciens (dont Galilée).

C'est ce débat que je vous propose de recréer ici. Le but est de rechercher des arguments contre les principes physiques d'Aristote, proposer des expériences (de pensée ou réelle) permettant de le contredire, proposer de nouvelles théories, les contredire... tout cela avec les moyens de l'époque (pas de téléscope, pas de chronomètre...).
Voyons donc tout d'abord la physique d'Aristote.

La physique d'Aristote

Dans sa Physique, Aristote décrit son système du monde, basé sur les quatre éléments et la notion de lieu naturel. Chaque élément a son lieu naturel, vers lequel il tend toujours: l'eau et la terre (et donc tout objet solide) tendent vers le bas, le feu et l'air tendent vers le haut. Tout autre mouvement est un mouvement contraint, nécessitant l'action d'une force.
Dans ce cas, pourquoi un projectile continue son mouvement une fois qu'on l'a laché? C'est grâce à l'air. L'objet, en se déplaçant, laisse un vide derrière lui que l'air environnant vient combler. C'est cet air qui s'engouffre derrière l'objet qui le pousse, lui permettant de continuer son mouvement.
Mais la nature reprend vite ses droits et l'objet revient vers son lieu naturel. Il redescend donc à vitesse constante vers le bas. Plus l'objet contient d'élément terre, plus il est attiré vers son lieu naturel: en clair, plus un objet est lourd, plus il descend vite.
Ca, c'est la physique qui régit notre monde terrestre. La physique d'Aristote implique une séparation stricte entre le monde sublunaire, changeant, soumis au vieillissement, et le monde céleste, éternel et immuable, où les mouvements naturels s'effectuent sur des sphères parfaites, éternelles.
Voila donc d'où on part...
Le but est donc de contrer chacun des arguments d'Aristote.


Le but de ce jeu: retrouver les fondements de la physique et apprendre l'histoire des sciences tout en s'amusant. Ceux qui sont à l'aise avec la physique newtonnienne pourraient d'ailleurs s'amuser à jouer les aristotéliciens, en contrant les arguments des autres s'ils ne sont pas assez convaincants, en proposant des théories alternatives,...
Et peut-être qu'on arrivera à la fin aux lois de Newton

Voilà, en espérant que ce jeu plaise à quelques uns.... A vous!

Mais attention, l'Inquisition veille...

Le jeu est fantastique. J'aurai bien aimé faire aristote, loin que je maîtrise totalement la mécanique de Newton, mais je pense avoir assez de base pour faire Aristote ^^.
Mais bon comme personne ne commence, allons-y gaiement !

Cher défendeur d'Aristote (oui Aristote nous a quitté malheureusement en cette époque avancé qu'est le 17ème siècle),
Votre théorie est forte intéressante, mais un point me chagrine. Voilà, vous dites, et mettez d'ailleurs au centre de votre argumentation, que plus un objet est lourd, plus il descend vite. J'imagine que par plus lourd, vous sous-entendez que de deux objets mis sur une balance, c'est celui qui fait descendre le plus la balance qui est le plus lourd, et ainsi qui descendra le plus vite.
Mais quelque chose me chagrine. Je ne savais pas quoi, mais je pense avoir trouvé une expérience intéressante à faire.
Allons ainsi : Prenons deux objets, absolument identique, et équilibrant la balance. Étalons un de ces objets tel une femme étalerai une tourte, (oui les hommes ne faisaient pas la cuisine à l'époque ) et pour l'autre, transformons-le en une sphère la plus parfaite possible. Vous convenez que les deux font le même poids, n'est-ce pas ? Qu'advient-il quand on les lancent ? Selon moi, et avec tous le respect que je dois à votre culture et votre savoir, la sphère tombera en premier, et non les deux en même temps comme on pourrait s'y attendre. Quand pensez-vous ?

Mais Aristote a aussi écrit que le milieu résiste au déplacement des objets, car celui-ci, en tombant, doit ouvrir ou repousser latéralement la matière qui l'entoure. La pate que vous avez étalé doit repousser beaucoup plus de matière, donc la résistance est plus grande. D'ailleurs, dans un milieu plus dense, comme l'huile ou le miel, la vitesse de chute est beaucoup moindre, car la matière plus dense est plus difficile à repousser.
La difference de mouvement que vous obtenez est donc due au milieu.
Je continue donc d'affirmer, avec mon grand maitre Aristote, que les mouvements sont proportionnels aux masses (ce que vous n'avez point nié avec l'experience des deux objets de meme masse) mais aussi sont inversement proportionnelles à la densité des milieux traversés.
D'ailleurs, en corollaire de cette loi, mon grand maitre affirme l'impossibilité du vide, car si la densité du milieu est nulle, la vitesse serait alors instantanée, ce qui est absurde.
Vous en conviendrez, ces conclusions sont justes et un esprit assez affûté ne se permettrait pas de les contredire. (oui, un aristotélicien est toujours sur que son maitre a raison )

Bonsoir au maître,

Citation

Je continue donc d'affirmer, avec mon grand maitre Aristote, que les mouvements sont proportionnels aux masses (ce que vous n'avez point nié avec l'experience des deux objets de meme masse)

Modifions l'expérience et plutôt que de prendre des objets de même masse mais différents de forme , considérons deux boulets en plomb de même diamétre, mais un plein, et l'autre creux pour être de masse moitié.
Vous conviendrez que l'identité des formes et du matériau permet de conclure à un effet identique de l'air pendant la chute.
Lachant ces deux boulets au même instant d'une hauteur notable, vous constaterez, avec tout le respect dû au maître, qu'ils toucheront le sol sans qu'il vous soit possible de mesurer une différence entre le moment des deux impacts malgré la grande différence de masse.
Comment l'expliquez vous.?.

Nous disions que la résistance du milieu est proportionnelle à sa densité. Or un objet plus lourd appuie plus sur l'air, donc augmente la densité de l'air sous lui. Plus un objet est lourd, plus la résistance de l'air augmente donc. Si la résistance de l'air est proportionnelle à la masse des objets, cela expliquerait qu'un objet lourd et léger arrivent en meme temps au sol.

PS: argument du désespoir trouvé un peu à la va-vite (il n'est même pas chez Aristote)....

Bonsoir,

Dans votre physique, les boulets creux devraient arriver plus tard et de façon échelonnée selon les écarts de poids.
Une expérience simple montre ainsi qu'il n'en est rien.
Vous cherchez à expliquer cette arrivée simutannée par un frein dû à l'action proportionnelle du poids sur le milieu par une loi de la nature nouvelle .

Ainsi, l'action du poids sur le milieu compenserait toujours exactement celle inverse du poids sur le mouvement de votre physique.
Cette compensation serait aussi vraie à tout instant, puique le résultat de l'expérience n'est pas modifiée par la hauteur de la chute et la rapidité du mouvement.

Pourtant, il me semble facile de vérifier que l'action du poids sur le milieu serait plutôt à inverse de celle que vous utilisez pour garder la cohérence de votre physique.

On peut imaginer un boulet suffisamment évidé , qui continuera à chuter néanmoins dans l'air comme le plein, mais qui sera davantage ralenti dans un fluide trés épais.

Le poids aurait ainsi selon moi plutôt une tendance à faciliter l'écartement du milieu à l'inverse de ce qui serait nécessaire pour pouvoir justifier votre physique.

A moins que vous n' avanciez comme justification que l'action du poids sur le milieu change en nature et en sens selon ce milieu et ainsi qu'un boulet plein ou creux écarterait l'air et l'huile selon une loi inversant le rôle du poids dans les milieux plus épais.
Je pense au contraire que par une expérience plus poussé dans l'air en faisanr chuter des sphères de plus en plus creuse, on arrivera à constater que l'air agit dans le même sens que l'huile en ralentissant l'objet le plus léger, non par l'effet de votre physique contredite précédemment, mais par une action du milieu influencée par le rapport entre le poids et la densité du milieu.

On en arriverait alors à une loi nouvelle d'un sens inverse à celle que vous avez proposer pour sauver la physique d'Aristote.

Il semblerait que vous ayez raison. Les expériences de chute dans l'huile montrent bien que la résistance du milieu est inversement proportionnelle à la masse, ce qui ruine ma nouvelle théorie.
Je dois donc admettre que la chute des corps n'es pas inversement proportionnelle à la masse. Cela me semble illogique, la nature de l'élément terre étant de tendre vers le bas, j'aurais pensé qu'une masse de terre plus importante soit plus enclin à se rapprocher de son lieu naturel. Mais bon, les résultats d'expérience le contredisent.

Point historique:

Aristote affirme avoir observé qu'une « boule de fer de cent livres, tombant de cent coudées, touche terre avant qu'une boule d'une livre ait parcouru une seule coudée ». Ceci est faux mais on l'a cru sur parole pendant plusieurs siècles.
Galilée prétendra avoir fait des expériences du haut de la tour de Pise:
"et je vous dis, moi, qu'elles arrivent en même temps; vous constatez, en faisant l’expérience, que la plus grande précède la plus petite de deux doigts, c'est-à-dire que quand celle-là frappe le sol, celle-ci s'en trouve encore à deux doigts ; or, derrière ces deux doigts vous voudriez cacher les quatre-vingt-dix-neuf coudées d’Aristote, et, parlant seulement de ma petite erreur, passer sous silence l'énormité de l'autre."(Galilée : Discours et démonstrations mathématiques concernant deux sciences nouvelles)
En fait Galilée est aussi mythomane qu'Aristote car s'il avait fait l'expérience, il aurait trouvé 1m de différence et non pas deux doigts comme il l'affirme ( et la différence serait de 10m entre une balle de tennis et une boule de pétanque): voir ici pour une analyse numérique de l'expérience de la tour de Pise.
Difficile de conclure vraiment à une égalité stricte avec cette expérience, mais on prouve au moins que l'affirmation d'Aristote de la proportionnalité entre masse et vitesse de chute est fausse.

Salut !
Il y a un truc qui me chiffonne :

Citation

Le feu et l'air tendent vers le haut.

Aristote pensait-il que l'air occupait tout l'espace ?

Si non comment explique-t-il que l'air reste autour de la Terre (qu'elle soit ronde ou plate) ?
Il tomberait donc. Ce qui est en désaccord avec son hypothèse ...

Comment peut il y avoir toujours de l'air au niveau du sol ?
Si l'air monte, il devrait toujours y avoir du vent (pour en amener à nouveau).

Ces deux hypothèses impliquent le fait que l'ait n'est pas présent dans tout l'espace. (Je ne sais pas si Aristote pensait ca )

Pour Aristote le vide n'existe pas: en effet, comme dit plus haut, il considère que les vitesses des corps sont inversement proportionnels à la densité des milieux traversés, donc si la densité du milieu est nulle, la vitesse serait infinie, ce qui est absurde.
Donc l'air emplit tout, du moins tout l'espace sublunaire. Le monde supralunaire est défini par une autre physique: il est constitué d'ether (le cinquième élément) qui est inaltérable, non soumis au vieillissement, et qui a un mouvement circulaire éternel.
L'air est donc partout, à l'équilibre (donc pas de vent vertical pour faire circuler l'air vers le haut).
Tiens, d'ailleurs, cela impliquerait soit une densité constante, soit une densité qui augmente avec l'altitude....

Bonjour,

Quelques propos plus ou moins pertinents ( ...je ne suis pas un spécialiste d'Aristote! ) mais pouvant ouvrir la porte à d'autres débats ( certains aspects de la notion du temps chez Aristote ont une connotation assez moderne, il me semble.

La notion de mouvement chez Aristote est beaucoup plus large que ce qu'on entend aujourd'hui dans le sens cinématique, abordé dans nos posts.
Sa philosophie du mouvement est beaucoup plus proche de celle de changement, sans lequel le temps n'existerait pas.
La vision qu'Aristote a du temps, en le liant au mouvement dans son sens trés général, esquisse des idées que l'on retrouvera dans la philosophie moderne.

Pour en rester au mouvement au sens cinématique , la vision d'Aristote n'a rien de lois quantitatives auxquelle on tente de les raccrocher spontanément avec notre vision moderne, ce qui peut conduire à une interprétation faussée.

Pour Aristote, le monde sublunaire, le notre donc, est un monde corrompu où les quatre sphères constitutives originelles , séparées au départ, se sont mélangées: la terre, l'eau, l'air ,le feu dans cet ordre à l'origine.

La théorie purement qualitative de la cinématique chez Aristote explique la nature du mouvement par la tendance naturelle d'une substance à retourner vers sa sphère constitutive, ou à se séparer pour que chaque élément constitutif y retourne.

Donc la pierre tombe parce que la terre est sa sphère, les éléments légers comme l'air monte vers les sphères supérieures , encore d'avantage le feu.
Des situations combinées sont traitées avec la même logique . Aristote, qui connaissait les météorites, explique ce qu'il voit par la part de feu de l'objet qui cherche à s'échapper pour retrouver sa sphère.
L'eau, sphère juste au dessus de la terre, explique le mouvement des fleuves vers l'océan ( reste de la sphère eau d'origine) et celle qui tombe du ciel ,comme la pierre, ne rejoint cependant pas pas la même sphère.
D'une façon générale, chaque substance contient une part de chaque élément originel dont il explique sa stabilité ou sa tendance au mouvement par sa théories des 4 causes ,qu'il faut considérer pour comprendre complétement sa physique du mouvement)

Je ne suis donc pas certain qu'à l'époque , la philosophie d'Aristote distinguait aussi finement le mouvement des corps d'une même sphère, telle qu'on peut lui opposer aujourd'hui
Pour lui une piere , grosse ou petite, tombait pour rejoindre sa sphère originelle - point barre !- et il en expliquait le mouvement accéléré ( qu'il constatait sans en utiliser le terme) par une attractivité de plus en plus grande à l'approche de la source, comme le cheval accélère le pas à l'approche de l'écurie !
Donc grosso modo sa dynamique distinguait , en raccourci , le lourd qui descend du le léger qui monte ( ...et peut être avec l'eau une situation plus ambigüe)

Enfin, de toute façon le mouvement sublunaire était corrompu par ce mélange et pour cela toujours limité, avec un début et une fin, ou éventuellement une succession de mouvements rectilignes , entre des changements de direction motivés selon sa théorie des causes.

Le mouvement parfait et éternel était pour lui le mouvement circulaire, prérogative du monde supralunaire au sein de l'éther, cinquiéme élément, le seul à avoir échappé à la corruption.

Citation : nabucos

La notion de mouvement chez Aristote est beaucoup plus large que ce qu'on entend aujourd'hui dans le sens cinématique, abordé dans nos posts.
Sa philosophie du mouvement est beaucoup plus proche de celle de changement, sans lequel le temps n'existerait pas.
La vision qu'Aristote a du temps, en le liant au mouvement dans son sens trés général, esquisse des idées que l'on retrouvera dans la philosophie moderne.

Pour en rester au mouvement au sens cinématique , la vision d'Aristote n'a rien de lois quantitatives auxquelle on tente de les raccrocher spontanément avec notre vision moderne, ce qui peut conduire à une interprétation faussée.

D'ailleurs, la théorie d'Aristote sur le fait que les objets retournent à leur "lieu naturel" semble quand moins artificiel (à choisir) que celle des "forces à distance" de Newton.
On peut d'ailleurs y voir une analogie avec les géodésiques de la théorie de la relativité générale d'Einstein.

Citation : nabucos

Modifions l'expérience et plutôt que de prendre des objets de même masse mais différents de forme , considérons deux boulets en plomb de même diamétre, mais un plein, et l'autre creux pour être de masse moitié.
Vous conviendrez que l'identité des formes et du matériau permet de conclure à un effet identique de l'air pendant la chute.
Lachant ces deux boulets au même instant d'une hauteur notable, vous constaterez, avec tout le respect dû au maître, qu'ils toucheront le sol sans qu'il vous soit possible de mesurer une différence entre le moment des deux impacts malgré la grande différence de masse.
Comment l'expliquez vous.?.

L'expérience est intéressante, et elle demanderait expliquation si elle proposait effectivement les résultats que vous énoncez, mais je l'ai réaliée, car vous ne pouviez que vous tromper : J'ai fait réaliser deux billes de bois de volume identique, l'une pleine, l'autre totalement évidée. Je les ai fait lacher du haut de la plus haute tour de la ville, exactement au même moment. La bille pleine, la plus lourde, est arrivée très nettement avant la bille vide. Ainsi, l'ordre naturel des choses est respecté : les objets les plus lourds tombent le plus vite.

Citation : Nathalya

L'expérience est intéressante, et elle demanderait expliquation si elle proposait effectivement les résultats que vous énoncez, mais je l'ai réaliée, car vous ne pouviez que vous tromper : J'ai fait réaliser deux billes de bois de volume identique, l'une pleine, l'autre totalement évidée. Je les ai fait lacher du haut de la plus haute tour de la ville, exactement au même moment. La bille pleine, la plus lourde, est arrivée très nettement avant la bille vide. Ainsi, l'ordre naturel des choses est respecté : les objets les plus lourds tombent le plus vite.

Vous dites que les objets légers tombent plus lentement que les objets lourds. Pouvez vous alors concevoir un 'ralentisseur de chute' :
Liez les deux boules par une corde. Est ce que la boule la plus lourde (L) est "retenue" par la boule la plus légère (l) (la corde se tendant), l'ensemble {boule L + boule l + corde} tombant donc moins vite que L seule ?
Ou alors observer vous que l'ensemble, étant plus lourd que L, tombe bien plus vite que L seule ?

Citation : Nathalya

L'expérience est intéressante, et elle demanderait expliquation si elle proposait effectivement les résultats que vous énoncez, mais je l'ai réaliée, car vous ne pouviez que vous tromper : J'ai fait réaliser deux billes de bois de volume identique, l'une pleine, l'autre totalement évidée. Je les ai fait lacher du haut de la plus haute tour de la ville, exactement au même moment. La bille pleine, la plus lourde, est arrivée très nettement avant la bille vide. Ainsi, l'ordre naturel des choses est respecté : les objets les plus lourds tombent le plus vite.

Votre volonté à défendre la physique du maître vous aveugle au point de ne point lire, dans ma seconde réponse, les propos qui réfutent votre expérience et où j'ai déjà considéré un évidemment croissant de mes boulets.
En me relisant vous constaterez que j'explique l'expérience que vous faites avec une logique irréfutable que ne renierait pas Aristote dont je reconnais le rôle précurseur en ce domaine,

Cette expérience menée avec différents fluides montre donc que le fait indubitable que vous vérifiez est dû à l'épaisseur du milieu où se produit la chute et l' action de ralentissement est proportionnelle au rapport entre cette épaisseur et le poids de l'objet.
Le ralentissement est donc lié à ce rapport et non à la seule différence de poids.
Et vous constaterez , que votre bille en bois évidé ne chuterait point dans l'eau et ni la pleine ni la creuse ne chuterait dans l'huile.
Vous constaterez aussi que l'évidemment nécessaire pour constater une différence de chute est d'autant plus grand que le milieu est léger.
Il est vrai que le génial Archimède ne poussa son Eureka que un siécle plus tard et que le maître se serait sans aucun doute rangé à mon analyse s'il avait pu en connaître la physique.
Mais il serait impardonnable que vous-même en ce début de 16ème siécle ignoriez cette loi de la nature.

Citation : thomas

Vous dites que les objets légers tombent plus lentement que les objets lourds. Pouvez vous alors concevoir un 'ralentisseur de chute' :
Liez les deux boules par une corde. Est ce que la boule la plus lourde (L) est "retenue" par la boule la plus légère (l) (la corde se tendant), l'ensemble {boule L + boule l + corde} tombant donc moins vite que L seule ?
Ou alors observer vous que l'ensemble, étant plus lourd que L, tombe bien plus vite que L seule ?

Assurément, l'ensemble tomberait moins vite et la corde serait tendue. Mais cela serait dû à l'action du milieu, comme expliqué plus haut: l'air ralentit plus la boule légère. D'ailleurs un artiste italien du nom de Léonard de Vinci avait proposé un dispositif constitué d'une grande toile attachée à un homme pour ralentir sa chute. Son idée prête à sourire évidemment mais il faut avouer que c'est original.
Mais si les deux boules étaient collées ensemble, la résistance de l'air agirait sur l'objet entier, plus lourd, qui serait donc moins ralenti. Il irait donc plus vite que L.

Autre question de débat:
Mais il me vient maintenant une autre question. Aristote affirme que la vitesse de chute est constante. Certains Modernes affirment au contraire que l'objet accélère pendant sa chute.
Les expériences depuis la plus haute tour de la ville durent à peine quelques secondes, il est très difficile avec cette expérience de trancher entre ces deux théories. D'ailleurs, la boule arrive tellement vite en bas que j'ai du mal à croire qu'elle doive "passer par tous les degrés successifs de vitesse" (dixit Galilée) avant d'atteindre le sol.
Une idée pour trancher ce débat?

EDIT : A zut j'avais pas compris les règles

Pour ceux qui veulent voir ma théorie quand meme :