La course physique oppose Usain Bolt au dinosaure de Jurassic Park


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  • À chaque nouveau semestre, des milliers d’étudiants plongent dans des cours d’introduction à la physique. Un problème persistant que les instructeurs de chiens, cependant, est de garder les étudiants engagés dans des cours de mathématiques.

    Scott Lee est un professeur de physique à l’Université de Tolède qui a développé de nombreuses activités d’apprentissage pour aider les étudiants de niveau débutant à s’enthousiasmer pour le sujet. Sa dernière activité innovante, publiée dans Le professeur de physiquepar AIP Publishing, pose la question : Usain Bolt est-il plus rapide qu’un dinosaure de 900 livres ?

    L’exercice demande aux élèves d’appliquer les concepts de la cinématique 1D — déplacement, vitesse, vélocité et accélération — pour déterminer si le sprinter jamaïcain pourrait battre Dilophosaurus wetherilli dans une course de 100 mètres à l’aide de feuilles de calcul.

    « L’un des grands problèmes de l’enseignement de la physique est de susciter l’enthousiasme des étudiants pour le matériel de cours », a déclaré Lee. « Ces problèmes de dinosaures suscitent vraiment beaucoup d’intérêt parmi les étudiants. »

    L’intérêt de Lee pour les dinosaures a commencé par la découverte de fossiles alors que sa famille grandissait. Des années plus tard, après avoir découvert un livre accessible sur la physique du mouvement des dinosaures avec sa fille, il a développé un cours de formation générale pour les majors non scientifiques basé sur les dinosaures.

    « Un certain nombre de majors en physique ont, au fil des ans, suivi ce cours de formation générale simplement parce qu’ils pensent que les dinosaures sont tellement cool », a-t-il déclaré. « J’ai alors réalisé que les étudiants en physique seraient ravis de travailler sur des exemples de dinosaures de principes physiques. »

    Pour que l’exercice fonctionne en introduction à la physique, Lee devait trouver le bon dinosaure. Les étudiants pourraient reconnaître le genre Dilophosaurus du roman et du film original de Jurassic Park, où il a été fictivement donné un volant de cou cliquetant et du venin à cracher sur un voleur d’ADN malheureux.

    « Les vitesses de course maximales des autres dinosaures étaient significativement différentes de la vitesse moyenne d’Usain Bolt et, par conséquent, ne feraient pas une course intéressante », a-t-il déclaré. « Malheureusement, le plus célèbre Tyrannosaure rex aurait été plus lent qu’Usain Bolt. »

    L’activité comprend une discussion sur la deuxième loi de Newton, où l’accélération est déterminée par une combinaison de masse et de force. Être plus petit, par exemple, donne à Bolt un avantage précoce.

    Après avoir calculé le vainqueur de la course, l’exercice de Lee guide les élèves à travers une discussion sur des tests de vitesse similaires qui ont lieu aujourd’hui, comme la façon dont les lionnes utilisent leur accélération pour attraper des proies plus rapides.

    Au final, Bolt exploite la deuxième loi de Newton et sa propre accélération pour laisser Dilophosaurus dans la poussière de 2 secondes.

    Lee espère que l’article inspirera d’autres physiciens à sortir des sentiers battus pour intéresser les nouveaux étudiants aux problèmes que la physique est capable de résoudre.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Institut américain de physique. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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