Aristote (Ἀριστοτέλης) 384-322 avant notre ère était un philosophe et scientifique grec né dans la ville de Stagira, en Grèce classique.

À 17 ans, il rejoint l’Académie de Platon à Athènes et y reste jusqu’à l’âge de trente-sept ans (vers 347 avant notre ère)

Ses écrits couvrent de nombreux sujets – notamment la physique, la biologie, la zoologie, la logique, l’éthique, la poésie, le théâtre, la musique, la linguistique et la politique. Ils constituent le premier système complet de la philosophie occidentale.

• exprimé et adapté d’Aristote. (2016, 20 octobre). Wikipedia, The Free Encyclopedia.

Aristote a énoncé 3 lois du mouvement, basées sur des observations (mais pas sur l’expérience)

* les objets dans le ciel (la sphère céleste) se déplacent en mouvement circulaire,sans qu’aucune force extérieure ne les y contraigne.les objets sur Terre (la sphère terrestre) se déplacent en ligne droite, à moins d’être forcés à se déplacer dans un mouvement circulaire.

Qu’en est-il de la poussée et de la traction ?

Mouvement naturel contre mouvement non naturel

Alors, que se passerait-il si un canon tirait un boulet de canon ? Aristote suppose qu’il se déplacerait en ligne droite (en raison de la force non naturelle), puis tomberait droit vers le bas (en raison d’une force différente, naturelle.)

Pour Aristote, une fois que le “mouvement violent” (des gens) s’est éteint, le mouvement naturel prend le relais, et alors le boulet de canon tombe à sa place naturelle, la terre.

Cependant, comme Galielo l’a montré au 1500, la vision d’Aristote n’est pas du tout correcte. Quiconque regarde un archer tirer une flèche en l’air, et observe attentivement, verrait que cela ne se produit pas.

Le mouvement vertical diminue lentement, atteint zéro (au sommet), puis augmente dans la direction opposée (vers le bas).

Forces célestes contre forces terrestres

On croyait que les objets terrestres (terrestres) avaient un ensemble distinct de lois du mouvement. Les objets terrestres étaient censés toujours s’arrêter de bouger, de leur propre chef, par eux-mêmes.

* les objets ne se déplacent naturellement qu’en ligne droite.* pour que les objets aient un mouvement circulaire, il faut une force extérieure,les maintenant tirés dans une trajectoire circulaire

De plus, Aristote n’a jamais fait d’expériences, il était donc très limité dans ce qu’il pouvait observer.A l’époque médiévale, Galilée (et d’autres) a réalisé des expériences contrôlées.Les résultats de ces expériences ont été analysés avec les mathématiques.

Galilée a appris la pensée critique de son père, Vincenzo

a. Lorsque la balle roule vers le bas, elle se déplace avec la gravité de la Terre, et sa vitesse augmente.

c. Lorsque la balle roule sur un plan horizontal, elle ne se déplace pas avec ou contre la gravité.

b. Lorsque l’angle de l’inclinaison ascendante est réduit,la balle roule sur une plus grande distance avant d’atteindre sa hauteur initiale.

La conclusion de Galilée était soutenue par un autre raisonnement.

Plan incliné – La bataille de Galilée pour le ciel PBS NOVA

Rouler des boules, des cylindres et des tubes sur un plan incliné : Moment d’inertie

Un truc spécial : Le brachistochrone – courbe de la descente la plus rapide. Et le tautochrone – la courbe pour laquelle le temps mis par un objet glissant sans friction dans une gravité uniforme jusqu’à son point le plus bas est indépendant de son point de départ.

Les lois du mouvement d’Aristote.

Excerté d’une conférence du professeur Michael Fowler, U. Va. Physics, 9/3/2008

http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/lectures/aristot2.html

Ce qu’Aristote a réalisé au cours de ces années à Athènes a été de commencer une école de recherche scientifique organisée à une échelle dépassant de loin tout ce qui avait été fait auparavant. Il a d’abord clairement défini ce qu’était la connaissance scientifique, et pourquoi il fallait la rechercher. En d’autres termes, il a inventé à lui seul la science en tant qu’entreprise collective et organisée telle qu’elle est aujourd’hui. L’Académie de Platon avait l’équivalent d’un département universitaire de mathématiques, Aristote avait le premier département scientifique, véritablement excellent en biologie, mais, comme nous le verrons, un peu faible en physique.

Après Aristote, il n’y a pas eu d’entreprise scientifique professionnelle comparable pendant plus de 2 000 ans, et son travail était d’une telle qualité qu’il était accepté par tous, et faisait depuis longtemps partie de l’orthodoxie officielle de l’Église chrétienne 2 000 ans plus tard. C’était malheureux, car lorsque Galilée a remis en question certaines affirmations concernant la physique simple, il s’est rapidement retrouvé en grave difficulté avec l’Église.
Méthode d’investigation d’Aristote:

définir le sujet

considérer les difficultés impliquées, en passant en revue les points de vue généralement acceptés sur le sujet, et les suggestions des auteurs précédents

présenter ses propres arguments et solutions

C’est le modèle que suivent les documents de recherche modernes, Aristote établissait l’approche professionnelle standard de la recherche scientifique.

Aristote réfutait souvent un argument adverse en montrant qu’il menait à une conclusion absurde, cela s’appelle reductio ad absurdum (réduire quelque chose à l’absurdité). Comme nous le verrons plus tard, Galilée a utilisé exactement ce type d’argument contre Aristote lui-même, au grand dam des aristotéliciens, 2 000 ans après Aristote.

Contrairement à Platon, qui estimait que la seule science valable était la contemplation de formes abstraites, Aristote pratiquait l’observation détaillée et la dissection des plantes et des animaux, pour essayer de comprendre comment chacun s’intégrait dans le grand schéma de la nature, et l’importance des différents organes des animaux.

Il est essentiel de réaliser que le monde qu’Aristote voyait autour de lui dans la vie quotidienne était en effet très différent de celui que nous voyons aujourd’hui. Chaque enfant moderne a depuis sa naissance vu des voitures et des avions se déplacer, et découvre rapidement que ces choses ne sont pas vivantes, comme les personnes et les animaux. En revanche, la plupart des mouvements observés dans la Grèce du quatrième siècle étaient des personnes, des animaux et des oiseaux, tous très vivants. Ce mouvement avait tous un but, l’animal se déplaçait vers un endroit où il préférait être, pour une raison quelconque, donc le mouvement était dirigé par la volonté de l’animal.

Pour Aristote, ce mouvement accomplissait donc la “nature” de l’animal, tout comme sa croissance naturelle accomplissait la nature de l’animal.

Pour rendre compte du mouvement de choses manifestement non vivantes, comme une pierre lâchée de la main, Aristote a étendu le concept de la “nature” de quelque chose à la matière inanimée. Il a suggéré que le mouvement de tels objets inanimés pouvait être compris en postulant que les éléments ont tendance à chercher leur place naturelle dans l’ordre des choses:

Donc la terre se déplace vers le bas le plus fortement,
l’eau s’écoule aussi vers le bas, mais pas aussi fortement, puisqu’une pierre tombera à travers l’eau.
En revanche, l’air se déplace vers le haut (bulles dans l’eau),
et le feu va vers le haut le plus fortement de tous, puisqu’il s’élance vers le haut à travers l’air.

Cette théorie générale du mouvement des éléments doit être élaborée, bien sûr, lorsqu’elle est appliquée aux matériaux réels, qui sont des mélanges d’éléments. Il en conclurait que le bois contient à la fois de la terre et de l’air, puisqu’il ne coule pas dans l’eau.

Mouvement naturel et mouvement violent

Les choses bougent aussi parce qu’elles sont poussées. La tendance naturelle d’une pierre, si elle est laissée seule et sans support, est de tomber, mais nous pouvons la soulever, ou même la lancer dans les airs.

Aristote a qualifié un tel mouvement forcé de mouvement “violent” par opposition au mouvement naturel.

Le terme “violent” signifie simplement qu’une force extérieure lui est appliquée.

Aristote a été le premier à penser quantitativement aux vitesses impliquées dans ces mouvements. Il a fait deux affirmations quantitatives sur la façon dont les choses tombent (mouvement naturel) :

Les choses plus lourdes tombent plus vite, la vitesse étant proportionnelle au poids.

La vitesse de chute d’un objet donné dépend inversement de la densité du milieu dans lequel il tombe.

Ainsi, par exemple, le même corps tombera deux fois plus vite dans un milieu de densité deux fois moindre.

Notez que ces règles ont une certaine élégance, une simplicité quantitative séduisante. Et, si vous laissez tomber une pierre et un morceau de papier, il est clair que la chose la plus lourde tombe effectivement plus vite, et une pierre tombant dans l’eau est définitivement ralentie par l’eau, donc les règles semblent d’abord plausibles.

Ce qui est surprenant, c’est qu’au vu des observations minutieuses d’Aristote sur tant de choses, il n’a pas vérifié ces règles de manière sérieuse.

Il n’aurait pas fallu longtemps pour savoir si une demi-brique tombait à la moitié de la vitesse d’une brique entière, par exemple. De toute évidence, ce n’était pas quelque chose qu’il considérait comme important.

De la deuxième affirmation ci-dessus, il a conclu que le vide ne peut pas exister, car si c’était le cas, puisqu’il a une densité nulle, tous les corps tomberaient à travers lui à une vitesse infinie, ce qui est clairement un non-sens.

Pour le mouvement violent, Aristote a déclaré que la vitesse de l’objet en mouvement était en proportion directe avec la force appliquée.

Cela signifie d’abord que si vous arrêtez de pousser, l’objet cesse de se déplacer.

Cela semble certainement être une règle raisonnable pour, disons,
pousser une boîte de livres sur un tapis, ou un bœuf traînant une charrue dans un champ.

(Cette image intuitivement séduisante, cependant, ne tient pas compte de
l’importante force de friction entre la boîte et le tapis.
Si vous mettiez la boîte sur un traîneau et que vous la poussiez sur la glace,
elle ne s’arrêterait pas lorsque vous cesseriez de pousser.
Des siècles plus tard, Galilée a compris l’importance de la friction dans ces situations.)

Normes d’apprentissage

2016 Cadre du programme d’études en sciences et technologie/ingénierie du Massachusetts
HS-PS2-1. Analyser les données pour soutenir l’affirmation selon laquelle la deuxième loi du mouvement de Newton est un
modèle mathématique décrivant le changement de mouvement (l’accélération) des objets lorsqu’ils
sont actionnés par une force nette.

HS-PS2-10(MA). Utiliser des diagrammes de force de corps libre, des expressions algébriques et les lois du mouvement de Newton pour prédire les changements de vitesse et d’accélération pour un objet se déplaçant dans une dimension dans diverses situations

Cadre du programme d’histoire et de sciences sociales du Massachusetts

Les racines de la civilisation occidentale : La Grèce antique, C. 800-300 avant notre ère.
7.34 Décrire les objectifs et les fonctions du développement des institutions grecques telles que le lycée, le gymnase et la bibliothèque d’Alexandrie, et identifier les principales réalisations des anciens Grecs.

WHI.33 Résumez comment la révolution scientifique et la méthode scientifique ont conduit à de nouvelles théories de l’univers et décrivez les réalisations des principales figures de la révolution scientifique, notamment Bacon, Copernic, Descartes, Galilée, Kepler et
Newton.

Un cadre pour l’enseignement des sciences de la maternelle à la 12e année : pratiques, concepts transversaux et idées fondamentales
PS2.A : FORCES ET MOUVEMENT
Comment peut-on prédire le mouvement continu, les changements de mouvement ou la stabilité d’un objet ?

Les interactions d’un objet avec un autre objet peuvent être expliquées et prédites à l’aide du concept de forces, qui peuvent provoquer un changement de mouvement de l’un ou des deux objets en interaction… À la macro-échelle, le mouvement d’un objet soumis à des forces est régi par la deuxième loi du mouvement de Newton… La compréhension des forces entre les objets est importante pour décrire comment leurs mouvements changent, ainsi que pour prédire la stabilité ou l’instabilité des systèmes à n’importe quelle échelle.