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Pour certains individus, la physique va de soi. Pour les autres (les plus nombreux !), c'est une matière difficile qu'il faut beaucoup travailler. Sachez cependant qu'il existe, comme pour toute autre matière d'ailleurs, quelques savoirs fondamentaux que l'on complète par la pratique (parfois, beaucoup de pratique avec des concepts un peu difficiles !) Normalement, tout le monde peut espérer s'en "sortir" en physique. Certes, c'est important pour avoir des bonnes notes en classe, mais, après tout, la physique n'est-elle pas là pour nous aider à comprendre comment fonctionne le monde matériel dans lequel nous évoluons tous les jours ?
Étapes
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Commencez par mémoriser les constantes les plus fréquentes en physique. Dans ce domaine, il existe, par exemple, des forces constantes, comme celle de l'accélération de la pesanteur (qu'on appelle "g"). Elles s'expriment par un nombre fixe. Ces forces sont constantes où qu'on se trouve sur Terre et quel que soit l'usage qu'on en fait. Il n'y a pas d'autre moyen que de les apprendre par cœur tant elles servent fréquemment en physique ou en chimie. Vous mémoriserez non seulement ces constantes, mais aussi leurs unités — étant entendu que la plupart du temps, elles ne vous seront pas données dans les exercices, puisqu'elles sont supposées être connues. Voici une liste non exhaustive des constantes les plus usuelles en physique :
- la gravité (sur Terre) : 9,81 mètres/seconde 2
- la vitesse de la lumière : 3 × 10 8 m/s
- la constante universelle des gaz parfaits : 8,32 joules/(mole × Kelvin) = 8,32 J.mol -1 .K -1
- le nombre d'Avogadro : 6,02 × 10 23 par mole
- la constante de Planck : 6,63 × 10 -34 joules × secondes
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Apprenez par cœur les formules les plus courantes. Même si on ne les connaît pas encore toutes, vous savez qu'il existe des relations mathématiques entre certains phénomènes, lesquelles se matérialisent sous forme de formules prêtes à l'emploi. Certaines sont très simples et d'emploi courant, d'autres sont extrêmement complexes et utilisées par les seuls chercheurs. Si vous voulez vous en "sortir" en physique, il va falloir en mémoriser un certain nombre, et surtout, savoir les utiliser au bon moment, notamment lors des exercices et des problèmes qu'on ne manquera pas de vous poser en classe ou à la maison. Parfois, des exercices peuvent sembler compliqués à première vue, mais si on maîtrise bien ces formules de base, moyennant parfois quelques manipulations, on peut rapidement trouver la solution. Ces formules doivent être sues et assimilées pour pouvoir les sortir au bon moment. En voici quelques-unes parmi les plus usitées [1] X Source de recherche .
- Vitesse = variation de position / variation de temps
- Accélération = variation de vitesse / variation de temps
- Vitesse finale = vitesse initiale + (accélération × temps)
- Force = masse × accélération
- Énergie cinétique = 1/2 (masse × vitesse 2 )
- Travail (d'une force) = déplacement × force
- Puissance = variation de travail / variation de temps
- Moment (ou quantité de mouvement) = masse × vitesse
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Essayez de comprendre comment ont été construites ces formules. Les mémoriser est une chose — comprendre comment elles ont été établies en est une autre. Si vous le pouvez, passez un peu de temps à les décortiquer pour voir les liens qui existent entre les différents termes de l'équation. On assimile mieux ce qu'on comprend. Plus tard, vous pourrez utiliser ces formules dans tous les sens, et cela vous sera parfois fort utile.
- Prenons l'exemple de la formule toute simple : accélération = variation de vitesse / variation de temps, ou si vous préférez : a = Δ(v)/Δ(t). L'accélération est une force qui modifie la vitesse d'un objet, qu'il soit libre ou non. Prenons un objet qui a une vitesse initiale de v 0 à l'instant t 0 , et une vitesse finale de v à l'instant t. Cet objet a accéléré, passant de la vitesse v 0 à la vitesse v. Cette accélération, vous le devinez, ne peut pas être instantanée — quelle que soit la vitesse, même la plus rapide qui soit, il existe toujours un intervalle de temps durant lequel l'objet passe de sa vitesse initiale à sa vitesse finale. En conséquence, a = (v - v 0 ) / (t - t 0 ) = Δ(v)/Δ(t).
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Ayez un certain nombre de connaissances en mathématiques pour résoudre les problèmes de physique. On dit souvent que les maths sont "la langue de la physique". Il est certain que quelqu'un qui maîtrise bien les maths a de grandes chances de s'en tirer en physique. Ainsi, celui ou celle qui saura dériver ou résoudre des intégrales pourra s'attaquer à des problèmes de physique très complexes. Ci-dessous, vous trouverez, à titre indicatif et dans un ordre croissant de difficulté, quelques-uns de ces savoirs mathématiques si utiles à la physique :
- l'arithmétique et l'algèbre (essentielles pour comprendre les formules de base et plus généralement, tous les problèmes)
- la trigonométrie (quasiment obligatoire dès que vous serez confronté à des problèmes dans lesquels des objets sont soumis à des forces obliques, ou des problèmes de rotation ou impliquant des systèmes angulaires)
- la géométrie (bien utile, dès lors que vous aurez à faire à des surfaces, des plans, des volumes…)
- les calculs intégral et différentiel (savoirs essentiels pour résoudre nombre de problèmes — on est alors à un niveau avancé en physique)
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Partie 2
Partie 2 sur 3:
Utiliser des stratégies intelligentes pour améliorer vos résultats
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Il convient de repérer rapidement l'information-clé du problème qu'on vous a soumis. Dans un énoncé, tout n'est pas utile. Il faut séparer les informations fondamentales des données secondaires, voire inutiles. Pendant la lecture de l'exercice ou du problème, il faut repérer toutes les informations utiles, sans en oublier une seule. Il faut aussi savoir dès le départ ce que vous devez trouver. Posez bien le problème et commencez à utiliser les bonnes formules. Passez ensuite à l'application numérique. Ignorez tout ce qui ne concerne pas directement le problème. C'est souvent difficile de faire le départ entre ce qui sera utile et ce qui ne le sera pas ! Avec de la pratique, cette étape sera plus facile.
- Admettons qu'on vous demande de trouver l'accélération d'une voiture sur un espace de temps de 2 secondes. Cette voiture a une masse d'une tonne (1000 kg), qui a une vitesse initiale de 9 m/s et une vitesse finale de 22 m/s. On pose donc que v 0 = 9 m/s, v = 22 m/s, m = 1000 kg et t = 2 s. Comme cela a été signalé plus haut, la formule de l'accélération ("a") est la suivante : a = (v - v 0 ) / (t - t 0 ). Notez au passage que la masse de la voiture n'intervient pas ! On ignore donc cette donnée ;
- Dans notre cas concret, on a : a = (v - v 0 ) / (t - t 0 ) = ((22 - 9)/(2 - 0)) = (13/2) = 6,5 m/s 2
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Vous devez utiliser les bonnes unités, c'est fondamental ! Vous perdrez des points si vous mettez des unités fausses, et encore plus de points s'il n'y a pas d'unités du tout ! Pour ne pas se tromper d'unités, il faut bien observer les unités données dans le problème, et éventuellement les convertir. Voici les plus courantes d'entre elles — étant entendu qu'on ne vous donne que les unités du SI (Système International d'unités) :
- une masse s'exprime en grammes ou en kilogrammes
- une force s'exprime en newtons
- une vitesse s'exprime en mètres/seconde - m/s - (parfois en kilomètres/heure - km/h-)
- une accélération s'exprime en mètres/seconde 2 (m/s 2 )
- l'énergie et le travail s'expriment en joules ou en kilojoules
- une puissance s'exprime en watts
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N'oubliez pas les détails qui peuvent vous être donnés, comme des forces de friction, la résistance de l'air…. Les problèmes qu'on donne en physique sont des problèmes qu'on rencontre dans la vie de tous les jours — simplement, ils sont un peu plus simplifiés et adaptés au niveau des étudiants qui doivent les résoudre. C'est ainsi que souvent, on néglige les frottements, ou le poids d'une corde qui retient un objet, pour ne prendre que ces exemples. D'autres fois, au contraire, on vous donnera des indications chiffrées de ces détails. À ce moment-là, il faudra bien évidemment en tenir compte si vous voulez parvenir à la bonne réponse.
- Imaginons que vous ayez à résoudre le problème suivant : un bloc de bois d'une masse (m) de 5 kg se déplace le long d'un plan incliné après avoir été poussé par une force (F) de 50 newtons. Calculez l'accélération (a) du bloc. On sait que la force s'exprime ainsi : F = m × a. On passe à l'application numérique, ce qui donne : 50 = 5 × a. En conséquence, "a" = 10. Ce chiffre n'est pas exactement celui de la gravité (9,81 m/s 2 ). La différence s'explique par le fait qu'on n'a pas tenu compte des forces de frottement du bloc sur le plan incliné. C'est pourquoi on n'a pas la réponse idéale, mais on n'est pas loin !
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Vérifiez toujours vos résultats. Selon les cas, vous allez avoir plusieurs opérations à effectuer, voire des dizaines, en conséquence de quoi, les risques d'erreurs sont multipliés. Une seule erreur au début risque de tout fausser. C'est la raison pour laquelle il faut toujours vérifier deux ou trois fois ses calculs.
- Vérifier consiste certes à refaire tous les calculs, mais il faut aussi voir si la réponse a quelque cohérence, si elle est logique. Admettons qu'on vous demande de calculer une quantité de mouvement (masse × vitesse) d'un objet qui se déplace vers l'avant. À titre d'exemple, votre réponse ne saurait être négative, puisque la masse est toujours positive et que la vitesse est positive, puisque l'objet va vers l'avant dans le repère qui a été choisi. "Plus" par "plus" donne "plus". Donc, si vous trouvez un chiffre négatif, c'est que vous avez fait une erreur de calcul ou de signe, ou les deux.
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Anticipez le cours à venir. Dans l'idéal, il ne faudrait pas arriver en classe sans aucune idée sur le thème qui va être développé par le professeur. Ainsi, vous pouvez, dans les jours qui précèdent, lire dans votre manuel de physique le cours qui se profile. Ne vous focalisez pas sur les formules nouvelles, sur les concepts mathématiques nouveaux qui vous seront expliqués par le professeur — essayez plutôt de comprendre le sens général du cours à la lumière de vos propres connaissances. Préparez même quelques questions à poser. Ainsi, vous ne serez pas en terrain totalement inconnu. Cette démarche est valable pour beaucoup d'autres matières.
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Soyez attentif en classe. Si le cours est bien fait, durant le cours, le professeur va expliquer clairement les points délicats et nouveaux de la leçon. Prenez des notes et posez toutes les questions qui s'imposent. Il se peut que l'enseignant n'explique pas précisément pour quoi il utilise tel ou tel outil mathématique. Si c'est le cas et que cet outil vous fait partiellement défaut, ne vous laissez pas distancer, essayez quand même de comprendre ce qui se passe avec le phénomène étudié — avoir ce genre de démarche est d'une grande utilité. Elle évite le décrochage en cours. Vous en tirerez aussi la conclusion qu'on ne peut pas se permettre de ne pas bien apprendre les cours précédents. Ce qui n'a pas été appris devra l'être un jour ou l'autre.
- Si à la fin du cours, vous avez encore des questions, parlez-en à votre enseignant. Vos questions doivent être précises — cela lui montrera que vous avez bien suivi, mais que quelques détails vous ont échappé, ce qui est normal. Dans ce cas, soit le professeur vous explique tout de suite si ce n'est pas trop long, soit il vous indique que la notion sera expliquée à nouveau un peu plus tard.
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Reprenez vos cours à la maison. Même si vous avez bien compris en classe, il faut toujours revoir ses notes, soit dans l'immédiat, soit plus tard. Ainsi, au bout de 3 ou 4 relectures et de nombreux exercices d'application, vous serez à même de juger si vous maîtrisez ou non le cours. Il ne faut pas attendre trop longtemps après le cours pour réviser. Vous risquez alors d'oublier des éléments et le travail sera plus difficile pour rattraper. Les bons élèves revoient régulièrement leurs cours et leurs exercices.
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Entraînez-vous régulièrement à résoudre des exercices. La physique, c'est un peu comme l'écriture, les langues, les mathématiques ou la programmation informatique, il faut pratiquer pour ne pas oublier. La mise en œuvre des formules, des concepts doit se faire automatiquement au bout d'un certain temps. Plus vous ferez d'exercices, de problèmes, mieux vous vous en tirerez lors des contrôles, mais pas seulement. Vous allez dépasser la simple résolution du problème pour vous intéresser à ce qui lui est sous-jacent, c'est-à-dire un ou des concepts fondamentaux de physique, comme par exemple le lien entre l'électromagnétisme et la gravitation.
- Si vous n'êtes pas satisfait de vos notes de physique, ne vous contentez pas des seuls exercices donnés à faire. Faites-en d'autres, de préférence qui sont corrigés, pour que vous puissiez voir où vous avez des difficultés — il y en a dans votre manuel, sur Internet, dans des annales ou dans des manuels spécialisés. C'est ainsi qu'on progresse.
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Ayez recours à des aides extérieures. Il faut le reconnaître : certains cours de physique sont particulièrement durs à assimiler, même si vous êtes un étudiant sérieux. Que vous soyez collégien, lycéen ou étudiant, sachez qu'il faut vous faire aider. En ce domaine, plusieurs options. Vous pouvez prendre des leçons particulières, mais cela n'est peut-être pas donné à tout le monde. Sinon, voici à qui vous pouvez demander un "coup de main" :
- à votre professeur (dans le cadre de leçons extra-scolaires)
- à des amis (des camarades de classe ou des personnes issues de groupes de travail)
- à un tuteur (qu'il fasse partie de votre système éducatif ou que vous l'ayez contacté à l'extérieur pour vous aider)
- Vous pouvez aussi utiliser d'autres manuels plus explicites, consulter des sites en ligne traitant de physique. Il y a également des sites éducatifs gratuits comme les sites des académies en France (ex. : http://physique.discipline.ac-lille.fr ).
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Conseils
- Concentrez-vous sur les notions, les concepts . Cela vous aidera à vous forger une "image mentale" de ce qui se passe devant vos yeux lors d'une expérience.
- Travaillez les maths . Plus vous avancerez en physique, plus aurez besoin d'outils mathématiques complexes (dérivées, intégrales…) Il vous faudra donc être très attentif en cours de maths.
- Lors de la résolution d'un problème, n'oubliez pas les détails . N'oubliez pas ces petits riens qui parfois changent tout, comme la friction, la résistance de l'air, l'inertie… qui affectent les objets dont vous étudiez le comportement.
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Références
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