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 L'enseignement des sciences expérimentales, comme tout enseignement vraiment digne de ce nom, doit être, à la fois, utilitaire et éducatif. Il doit viser à la pratique, tout le monde l'admet ; il doit, en outre, comme les autres enseignements, concourir à la formation et au développement des facultés intellectuelles.

Un enseignement de la physique qui viserait à être purement et immédiatement utilitaire serait, en effet, condamné à la stérilité la plus absolue. Les faits, sur lesquels nous avons à juger, ne se représentent jamais d'eux-mêmes dans des conditions identiques. Si donc l'élève n'a pas appris à analyser, s'il ne sait pas, dans une observation, faire le départ de ce qui est essentiel et de ce qui est accidentel ou contingent, comment sera-t-il capable, dans l'application, d'apporter de lui-même la petite modification nécessaire qui lui permettra d'utiliser ses connaissances antérieurement acquises? D'ailleurs, quelles seraient les choses qu'il conviendrait d'apprendre, dans l'espoir d'avoir à les répéter plus tara? Quels sont même les procédés mécaniques industriels, les plus utilisés aujourd'hui, dont on pourrait prétendre que l'enfant aurait intérêt à les pratiquer à l'école, pour que, plus tard, arrivé à l'âge d'homme, il puisse les utiliser à l'atelier ou à l'usine? Les transformations incessantes et les perfectionnements rapides de l'outillage mécanique moderne montrent que ces questions sont condamnées à toujours rester sans réponse. L'enseignement ne sera donc vraiment utilitaire que s'il tend à développer les facultés intellectuelles de l'enfant ; en un mot, il ne sera utilitaire que dans la mesure même où il aura été éducatif.

Les procédés et les programmes d'enseignement les meilleurs seront donc ceux qui concourront le plus directement à ce double but. Il devient alors plus facile de les définir et de les préciser. Nous supposerons qu'il s'agisse de l'école normale primaire ou de l'école primaire supérieure. Ce que nous en dirons pourrait s'appliquer ensuite, grâce à de légères modifications, à l'école primaire élémentaire.

L'élève-maître, en entrant à l'école normale primaire, possède une instruction modeste. Ses connaissances en physique se réduisent à quelques leçons de choses apprises à l'école primaire. La préparation de l'examen, la crainte d'un échec les lui ont fait absorber fiévreusement, d'une manière trop hâtive ; elles se réduisent d'ailleurs à peu de chose, et risquent d'être purement verbales. Jamais, en effet, jusqu'alors il n'a eu l'occasion de faire une observation personnelle, d'effectuer une mesure même des plus simples ou de discuter un résultat d'expériences. Non seulement l'élève sait peu, mais encore ses facultés d'observation n'ont jamais été mises en oeuvre. C'est elles, avant tout, qu'il importe de cultiver et de développer ; et c'est excellemment que le programme de l'enseignement primaire supérieur s'exprime ainsi : « Le professeur s'attachera à multiplier les expériences et à les réaliser avec les objets usuels. »

Ces indications ont un tel caractère de généralité que l'application peut en paraître parfois délicate. Sous pensons ne pouvoir en mieux faire comprendre le sens, qu'en proposant des exemples particuliers. Supposons donc qu'il s'agisse de la première leçon.

« Divers états de la matière ». Conviendrait-il de commencer comme on le faisait habituellement autrefois, et comme on en trouverait l'exposé dans nombre d'anciens traités de physique? On distinguait tout d'abord entre les propriétés générales de la matière et les propriétés particulières aux différentes classes de corps. On énumérait et l'on définissait successivement l'impénétrabilité et la porosité, la divisibilité et la cohésion. ; on donnait ou l'on prétendait donner des explications de ces diverses propriétés ; puis on abordait l'étude des solides. L'énumération des propriétés continuait à se dérouler en une imposante théorie : solidité, dureté, élasticité,…. ; et c'était, sur la tête des auditeurs ahuris et somnolents, une avalanche ininterrompue de mots sonores et imposants. Puis venaient les liquides, dont les propriétés ne le cédaient en rien à celles des solides.

Procéder ainsi serait évidemment d'une méthode pédagogique déplorable. Il serait déplacé et prétentieux de vouloir parler des causes de la cohésion, de l'attraction moléculaire, ou de la structure cristalline. L'époque est aujourd'hui complètement disparue de ces synthèses, aussi audacieuses que vaines. Les théories mathématiques de la physique sont devenues plus modestes et plus sérieuses à la fois. Elles sont toujours hors de situation à l'école normale primaire, ainsi qu'à l'école primaire supérieure.

Au contraire, pourquoi ne procèderait-on pas de la façon suivante? Sur la table sont placés, par exemple, un ressort à boudin, une règle d'acier, quelques pierres, des briques, des feuilles de tôle ou de clinquant, des flacons d'eau et d'alcool, une terrine, quelques éprouvettes et les menus objets qui pourront servir au transvasement des liquides ou des gaz. Demandons aux élèves ce qui se passera si l'on cherche à étirer la règle de fer ou à déformer la brique. Ils ne manqueront pas de répondre qu'il ne se passera rien. Ils ont très nettement la notion de la résistance à la déformation. Ils savent, ou ils croient savoir, ce que c'est qu'un solide. Inutile d'insister dans cette direction. Présentons-leur seulement le ressort à boudin. Posons la même question. Ils savent que le ressort ne manquera pas de s'allonger, si on le soumet à une traction. Demandons-leur la raison de cette différence de résultat, Ici, ils seront sans doute plus embarrassés. Mais aussi, d'autre part, commencent-ils à s'intéresser. La chose leur paraît simple, puisqu'elle est pour eux d'observation quotidienne ; elle les embarrasse cependant, parce qu'ils n'y ont probablement jamais réfléchi.

Présentons-leur alors un dynamomètre à ressort, une règle de fer ou d'acier assez longue ou assez mince pour qu'elle fléchisse sous son propre poids, montrons-leur un baromètre métallique, des plaques de tôle mince, des métaux en feuilles ou en fils. Ils commencent à comprendre que la déformation des solides, sous les efforts extérieurs, est le fait normal. Cette déformation était trop faible pour être sensible dans la première expérience. Il n'en est pas moins vrai qu'elle seule constitue le fait réellement général. Arrives là, on peut varier les expériences. Par exemple, laissons tomber une bille d ivoire sur une plaque de marbre, qu'on a préalablement recouverte de noir de fumée. La bille rebondit ; elle porte, à sa surface, une petite tache noire circulaire. Recommençons, la bille tombant maintenant de plus haut. Le résultat est de même nature, mais la tache noire s'est élargie. L'élève voit aussitôt le mécanisme de l'opération. Il comprend que la bille se déforme au moment du choc, que cette déformation augmente avec l'effort qui en est la cause, et enfin que, dans le cas actuel, elle est purement temporaire.

L'élève est alors prêt à comprendre la notion et les lois de l'élasticité. Peut-être même prononcera-t-il ce dernier mot avant le maître. Il aura l'illusion d'avoir trouvé et, désormais, n'oubliera plus une notion qui s'est imposée d'elle-même à son esprit.

On cherchera alors à lui montrer des applications des résultats précédemment obtenus. On pourra, par exemple, lui faire construire des dynamomètres simples. Une lame flexible d'acier fixée en son milieu et dont les extrémités sont reliées par un fil à la façon d'une arbalète, conviendrait très bien à cet usage. Il serait fastidieux d'insister. On fera comprendre, de même, par l'expérience directe, que l'élasticité des solides est limitée ; et, là encore, il sera facile d'imaginer des expériences simples soit avec des ressorts à boudin, soit avec des plaques métalliques minces. On arrivera ainsi progressivement à donner à l'élève des idées précises sur les propriétés réelles des solides réels. Il sera facile ensuite, en présence de la complication des faits, de lui faire comprendre l'intérêt qu'il peut y avoir à ne fixer tout d'abord son attention que sur quelques phénomènes plus fréquents, ou d'importance plus grande. Il ne verra alors aucune difficulté à dire que l'acier, par exemple, se rapproche plus que le plomb de l'idée que l'on doit se faire d'un solide idéal.

L'étude préliminaire des liquides se prêterait à des remarques analogues. L'élève sait ce que c'est qu'un liquide. Il sait tout au moins ce que le mot désigne ; cela suffit. Inutile d'insister pour le moment et de chercher à lui faire comprendre l'idée que les physiciens se font de la structure réelle d'un liquide. Inutile de lui en donner des définitions qui, pour le moins, risqueraient d'être prématurées. Des expériences vulgaires montreront à l'élève — ou, plus simplement encore, lui rappelleront — que les liquides sont essentiellement déformables, qu'ils n'opposent aucune résistance appréciable à la rupture, qu'ils sont très peu compressibles et, au contraire, parfaitement élastiques.

Pour les gaz, il sera nécessaire d'insister davantage. L'élève connaît le mot ; il connaît peu la chose ; l'idée qu'il s'en fait n'a rien ou presque rien de proprement expérimental. Il faut l'amener à se faire de lui-même une idée à peu près exacte du gaz. Et, pour cela, un éducateur habile n'éprouvera qu'une difficulté : la difficulté du choix. Il peut s'adresser à l'observation : le cerf-volant, les aéroplanes, le bateau à voile, la résistance rencontrée par le cycliste, les effets destructeurs de la rafale lui fourniront des sujets de discussions variées et d'explications concluantes. Mais l'expérience directe vaudra mieux encore. Rien de plus simple que de transvaser de l'air d'un flacon dans un autre, en se servant d'une cuve à eau ou d'un simple baquet, et de faire constater que le volume mesuré dans le nouveau récipient est égal à celui qui était occupé dans le premier. Ou bien encore, on gonflera un pneu de bicyclette ; on fera constater son élasticité croissante ; on montrera que le gaz expulsé à la sortie peut soulever des poussières légères et repousser les obstacles qu'on lui oppose. On montrera ensuite que l'air n'est pas une exception. On pourra chauffer dans un ballon un peu d'azotate de plomb ou quelques pincées de bioxyde de manganèse humectées d'acide chlorhydrique. Les élèves verront ainsi que les gaz peuvent être colorés et par conséquent directement observables à la vue. L'anhydride sulfureux ou l'acide sulfhydrique donneront des exemples faciles de gaz sensibles à l'odorat. Une fois l'élève familiarisé avec cette notion générale de gaz et de vapeur (vapeur d'eau, vapeur d'iode), on lui montrera que les gaz ont pour qualités caractéristiques d'être essentiellement déformables et expansibles. On établira facilement leur compressibilité, avec une pompe à bicyclette. Arrivé à ce point, l'élève réclamera de lui-même des renseignements sur la loi que suit la compressibilité des gaz.

Prenons un autre exemple. Le programme de première année porte : « Conditions expérimentales relatives aux liquides en repos ; pressions qu'ils exercent. — Applications. * Rien de plus simple, et généralement rien de plus mal compris par les débutants que la notion de pression. Où faut-il chercher la cause de ce fâcheux état de choses? Pour une grande part, certainement, dans l'habitude invétérée, en France surtout, de procéder par voie synthétique. Rien de plus faux, au point de vue pédagogique, que l'abus des définitions et leur emploi prématuré. Comme le dit très justement M. H. Poincaré dans son très beau livre Science et Méthode : « Pour le philosophe, une bonne définition est celle qui s'applique à tous les objets définis et ne s'applique qu'à eux. Mais, dans l'enseignement, ce n'est pas cela ; une bonne définition, c'est celle qui est comprise par les élèves. » Il sera donc inutile et mauvais de débuter par une définition quelconque de la pression, qui risquera d'autant plus de rester incomprise qu'elle sera plus générale et plus satisfaisante au point de vue de la logique pure. Votre définition posée au début, il est inutile d'aller plus loin ; l'élève n'a pas compris ; il ne vous suivra plus. Cette définition, excellente au point de vue rationnel, était faite pour des gens qui savent déjà et qui prennent plaisir à raisonner de ce qu'ils savent. Pour l'élève, elle ne vaut rien. Il faut procéder tout autrement, mettre l'élève en présence de la réalité et l'amener insensiblement à reconnaître la nécessité d'une notion nouvelle, l'inciter à inventer lui-même, à créer pour ainsi dire de toutes pièces cette définition de la pression, dont il a besoin. Cette définition sera peut-être informe au début, mais elle s'épurera ensuite peu à peu. Mettez, par exemple, du sable très fin dans un large récipient. Placez à sa surface des cylindres de bois, de rayons de base très différents. Proposez de charger chacun d'eux de poids égaux ; et demandez à vos élèves ce qui va se passer. Ils ne seront pas étonnés de voir s'enfoncer le cylindre de plus petit rayon, tandis que celui dont le rayon est le plus grand restera sensiblement immobile. Demandez-en la raison. Ils diront ou essaieront de dire que la force n'est pas seule à considérer, mais encore la surface sur laquelle elle s'exerce. Pressez-les un peu. Ils reconnaîtront que l'effet doit augmenter si la force augmente, ou si la surface sur laquelle elle se répartit diminue. Prenez des exemples numériques. Multipliez et variez les questions. Tous tomberont d'accord qu'il faut considérer non pas la force exercée, mais la force exercée par unité de surface. La définition est trouvée ; elle n'a pas été imposée. Peut-être l'élève n'en donnera-t-il pas tout d'abord un énoncé très correct ; mais il ne risquera pas de l'oublier ni d'en faire des applications défectueuses. Ce résultat obtenu, rien de plus facile que de réaliser expérimentalement un petit appareil permettant de repérer, de comparer et de mesurer les pressions. Une petite boite plate, de cinq à six centimètres de diamètre, dont le fond est formé par une mince membrane de caoutchouc, sera mise en communication avec un petit manomètre à eau, à branches verticales. Appuyez sur le caoutchouc, chargez-le de poids ou de grenaille de plomb ; la dénivellation de l'eau dans le petit manomètre vous servira à reconnaître si la pression reprend la même valeur, si elle augmente ou diminue, c'est-à-dire, en définitive, à graduer l'appareil. Proposez maintenant de le plonger dans un liquide ; l'esprit de l'élève vous a déjà devancé. Vous n’aurez pas à lui définir ce qu'il faut entendre par pression à l'intérieur d'un liquide. Déjà même, il a prévu que cette pression va rester constante, dans toute l'étendue d'un même plan horizontal, qu'elle ne dépend pas de l'étendue transversale de la masse liquide ni de la forme du vase.

Faites varier l'inclinaison de la membrane de caoutchouc. Comparez enfin vos résultats à ceux que l'appareil donnait à l'air libre, quand la membrane était chargée de poids connus. Faites varier la profondeur d'immersion ; changez la nature du liquide : eau, alcool, mercure. Traduisez en nombres les résultats fournis par l'expérience. Pas un élève qui n'ait compris la relation fondamentale de l'hydrostatique. Arrivé en ce point, le rôle de l'éducateur est-il terminé? Pas le moins du monde. Faites à nouveau parcourir à votre élève le chemin déjà exploré, mais en sens contraire. « Revenant ainsi sur ses pas, il sera capable de voir du point de départ et d'un seul coup d'oeil le chemin parcouru » (J. Tannery). Des questions habilement graduées, des problèmes numériques simples conviendront parfaitement à cet effet. Le paradoxe hydrostatique n'offrira plus rien de paradoxal. Les principes de Pascal et d'Archimède se présenteront d'eux-mêmes à l'esprit de l'élève, quand, plus tard, le moment sera venu de lui en parler.

Il nous serait impossible, vu l'espace limité dont nous disposons, de multiplier ces exemples ; le lecteur y suppléera d'ailleurs facilement de lui-même.

Cherchons plutôt à conclure. On devra donc :

1° Eviter les définitions prématurées que les élèves ne pourraient comprendre ; apporter la plus extrême modération à énoncer des principes et des lois ; ne le faire d'ailleurs qu'après les observations ou les expériences nécessaires ;

2° Attacher la plus grande importance à développer l'esprit d'observation et le goût des preuves expérimentales ;

3° Comparer et rapprocher les résultats partiels obtenus. Employer, à cet effet, le procédé graphique, dont nous dirons plus loin quelques mots ;

4° Vérifier, toujours et le plus tôt qu'on le pourra, les conséquences auxquelles on arrive par le raisonnement, de façon à faire constater à l'élève qu'on ne cesse pas de se mouvoir sur un terrain solide ;

5° Après ces précautions, mais alors seulement, généraliser, mais graduellement, de façon que l'élève ne quitte jamais le contact avec la réalité ;

6° Arriver à l'énoncé des lois et des principes, dont on montrera l'utilité dans la simplification qu'ils apportent à l'étude, et dans la prévision qu'ils permettent de faits nouveaux ;

7° Revenir sur ses pas. Refaire la synthèse des résultats acquis. Montrer les applications pratiques qui découlent de cette étude. Multiplier surtout celles qui ont trait à la vie domestique, à l'alimentation, à l'hygiène, à l'agriculture, à l'industrie. Faire pratiquer des exercices numériques, les plus simples, possible, de manière à confirmer une fois de plus l'élève dans la certitude des résultats acquis et à lui en donner une idée plus claire et plus exacte.

Parmi les procédés en usage dans la recherche d'une loi, il convient d'accorder une mention toute spéciale à la représentation graphique des phénomènes. On sait en quoi consiste la méthode. Voyons rapidement les principaux avantages qu'il convient d'en tirer au point de vue de l'enseignement: 1° bien employé, le procédé graphique apprend à l'élève à abstraire et à analyser, à porter son attention sur l'essentiel, à négliger l'accessoire ; — 2° par un tracé d'une régularité acceptable, l'élève apprend à apprécier et à corriger lui-même les petites erreurs qu'il a pu commettre ; — 3° les grosses erreurs sautent immédiatement aux yeux de l'opérateur ; il est averti des expériences qui sont à refaire ; — 4° les résultats sont embrassés d'un seul coup d'oeil, beaucoup mieux qu'ils ne le seraient par aucun autre procédé ; — 5° le tracé remplace un nombre indéfini d'expériences qui auraient pu être faites. L'idée de fonction continue et d'interpolation, qui sont des plus importantes dans la méthode des sciences expérimentales, germe spontanément dans l'esprit de l'élève ; — 6° la simple inspection du graphique conduira à l'idée de loi physique ; il en donnera même souvent l'énoncé le plus simple et le plus rigoureux. Il serait superflu de montrer combien l'enseignement compris de cette façon réclame de réflexion et de travail persévérant de la part de l'éducateur. Mais cela ne suffit pas encore. Le professeur de sciences physiques doit être adroit de ses mains ; et, s'il ne l'est pas naturellement, il doit tendre à le devenir. Il doit connaître les opérations manuelles les plus courantes, savoir travailler le fer, le bois, le verre, être capable de donner un coup de lime ou de rabot, de faire la soudure nécessaire, de suppléer à l'insuffisance des appareils, d'utiliser les objets usuels, en un mot de savoir tirer parti de toutes ses ressources matérielles, si modestes soient elles. Les appareils peuvent être rudimentaires, mais ils doivent être montés avec goût et avec soin. Sans être coûteux, ils peuvent être élégants, se présenter sous une forme attrayante. Un dernier coup de lime ou de pinceau suffira souvent à leur enlever le caractère d'objets précaires ou construits à la hâte. Il faut que l'élève sente devant lui quelque chose de définitif, qu'il ait l'impression que la leçon a été préparée à son intention. A cette condition, il prendra goût à la manipulation des appareils ; et cela d'autant mieux que ceux-ci lui paraîtront mieux établis et à moins de frais. Rien ne doit être négligé, quand il s'agit d'éducation.

Cette question se rattache étroitement à celle de l'insuffisance du matériel dont dispose le professeur : insuffisance bien plus souvent apparente que réelle. Point n'est besoin de voir figurer dans un cabinet de physique une balance hydrostatique ou une cuvette profonde. Une balance ordinaire, sous le plateau de laquelle on dispose un support, avec ou sans crémaillère, remplacera avantageusement la première. Vous y gagnerez même de ne pas porter atteinte à l'exactitude de votre balance. La cuvette profonde peut être remplacée par un long tube de caoutchouc reliant entre eux deux tubes de verre, dont l'un, servant de tube-laboratoire, est muni d'un robinet et porte des divisions équidistantes. De même pour les flacons à densité : des flacons ordinaires, des bouteilles vulgaires peuvent, avec quelque soin et quelque attention dans la manière de les remplir et de les boucher, suffire parfaitement à la détermination courante des densités. Rien de plus facile que de construire soi-même un excellent calorimètre, avec son enceinte protectrice en laiton. L'instituteur pourra très aisément installer lui-même le petit baroscope dont nous avons Parlé pour l'étude des relations fondamentales de hydrostatique. S'il s'agit de la réfraction, il pourra, comme l'a montré M. Chassagny, disposer lui-même un ballon de verre, avec divisions de 5 en 5 degrés sur bandes de papier et un index invariable placé en son centre. L'appareil pourra alors servir à établir directement, par l'observation même des élèves complétée par une épure, la relation fondamentale de la réfraction, le principe du retour inverse des rayons lumineux et les lois de la réflexion totale. Outre que l'appareil classique de Silbermann est très coûteux, il ne rendrait aucun des services que l'on peut tirer de l'appareil précédent.

On pourrait multiplier les exemples. Mais rien ne remplacera le bon vouloir de chacun. C'est de l'esprit d'initiative et du zèle de l'éducateur que doivent surtout jaillir tous les bienfaits que l'on est en droit d'attendre d'une éducation bien comprise.

[F. CABRE.]

Programmes.

ECOLES PRIMAIRES ELEMENTAIRES (Programmes du 18 janvier 1887). — C'est seulement dans le cours supérieur qu'il est parlé de physique. Voici les termes du programme :

« Premières notions de physique. — Pesanteur. Levier. Premiers principes de l'équilibre des liquides. Pression atmosphérique : baromètre. Notions très élémentaires et expériences les plus faciles sur la chaleur, la lumière, l'électricité, le magnétisme (thermomètre, machine à vapeur, paratonnerre, télégraphe, boussole). »

ECOLES PRIMAIRES SUPERIEURES DE GARÇONS (Programmes du 26 juillet 1909). — Le programme de physique est le même pour la section d'enseignement général et pour les trois sections spéciales : enseignement agricole, enseignement industriel, enseignement commercial. La physique est enseignée dans les trois années, à raison d'une heure par semaine.

Première année.

Directions générales. — Dans toutes les années, le cours devra rester très élémentaire et d'un caractère pratique. Il sera toujours fondé sur l'expérience.

Le professeur s'attachera à multiplier les expériences et à les réaliser avec des objets usuels, évitant autant que possible l'emploi d'appareils compliqués. Il usera fréquemment des représentations graphiques et précisera son enseignement par des applications numériques toujours empruntées à la réalité.

Enfin, il ne perdra pas de vue qu'il n'a pas à faire des cours scientifiques complets. Il n'abordera que les points indiqués, et se gardera d'un étalage d'érudition le plus souvent sans aucun profit réel pour l'élève.

I. — Notions préliminaires. — Divers états de la matière ; un même corps peut prendre ces divers états (exemples familiers).

II. — Chaleur — Dilatation. Expériences simples. Applications usuelles. (Quelques mots, en particulier, sur la dilatation de l'eau.)

Température. Thermomètre à mercure. Echelle centigrade. Thermomètre à maxima et à minima. (Se borner, pour les thermomètres, à la description et au mode d'emploi.)

Notions sur les échanges de chaleur. Calorie. Chaleur spécifique.

Notions sur les changements d'état : fusion et solidification par voie sèche, dissolution et cristallisation par voie humide.

Notions sommaires sur la chaleur rayonnante et la conductibilité. Applications pratiques.

III. — Pesanteur et hydrostatique. — Principe de l'inertie pour les corps au repos.

Poids des corps.

Direction commune aux poids de tous les corps en un même lieu. Verticale.

Point d'application du poids d'un corps. Centre de gravité (notions expérimentales).

Intensité du poids d'un corps. — Détermination à l'aide du dynamomètre.

Notions sommaires sur la direction, le point d'application, l'intensité d'une force.

Balance. Définition de la justesse ; vérification expérimentale de la justesse d une balance. Pesée simple avec une balance juste. Double pesée de Borda quand la balance n'est pas juste.

Constatations expérimentales relatives aux liquides au repos ; pression qu'ils exercent. Applications.

Principe d'Archimède. Applications.

Densité des solides et des liquides.

Deuxième année.

Statique des gaz. — Force élastique des gaz. — Les gaz sont pesants.

Pression atmosphérique. Baromètre. (Dans les indications relatives aux baromètres usuels, ne considérer comme tels que le baromètre usuel à cuvette et le baromètre métallique.)

Manomètres usuels (ne parler que du manomètre à air libre et du manomètre métallique). — Compressibilité des gaz.

Dilatation des gaz. — Poids d'un centimètre cube d'air dans les conditions normales (énoncer simplement le résultat). — Définition de la densité d'un gaz ; elle est à peu près indépendante de la température et de la pression (simple énoncé). — Quelques mots sur les aérostats.

Pompes usuelles à gaz et à liquides. Trompe. Siphon.

Chaleur. — Vaporisation : évaporation, ébullition, caléfaction.

Quelques mots sur la liquéfaction des corps gazeux. Distillation.

Force élastique de la vapeur d'eau. Notions élémentaires sur les machines à vapeur.

Sources de chaleur. (Le soleil. Les changements d'état, les phénomènes chimiques, le frottement et le choc.) — Divers modes de chauffage.

Principaux phénomènes dus à la vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère : nuages, brouillards, pluie, neige, grésil, verglas, givre, rosée, gelée blanche.

Optique. — Propagation de la lumière dans un milieu homogène : rayons lumineux, corps transparents, opaques.

Réflexion. Vision des objets par diffusion. Notions expérimentales sur les miroirs.

Réfraction. Réflexion totale. Notions expérimentales sur le prisme et sur les lentilles.

Diverses sortes de vues : emmétropie, myopie, hypermétropie. — Presbytie. — Besicles.

Loupe. Notions très sommaires sur le microscope et les lunettes.

Dispersion de la lumière : expériences simples. (Celte leçon peut être l'occasion de quelques indications sur les rayons infrarouges et les rayons ultraviolets du spectre. Ces indications présentent de l'intérêt si le professeur doit traiter en troisième année le chapitre facultatif où il est question des rayons cathodiques et des rayons X.) Couleurs des corps. Notions élémentaires de photographie.

Acoustique. — Nature du son. — Vitesse de propagation. — Réflexion (écho).

Qualités du son : intensité, hauteur (diapason), timbre.

Troisième année.

Notions de mécanique. — Mobilité, inertie.

Notions de la vitesse, de l'accélération, de la force, de la masse, du travail de la puissance, obtenues à l'aide d'exemples familiers et précisées par des notions numériques (unités industrielles et unités C. G. S.).

Force centrifuge : essoreuse, turbine, pompes centrifuges.

Energie mécanique. — Exemples de sa transformation en chaleur et de la transformation inverse. — Définition de l'équivalent mécanique de la calorie.

Magnétisme. — Aimants naturels et artificiels. — Action de la terre sur les aimants : pôle nord et pôle sud. Action réciproque des pôles d'aimants.

Aimantation par influence : fer doux, acier ; spectre magnétique.

Définition de la déclinaison. Boussole.

Electricité. — Pile électrique : ses propriétés principales établies par l'expérience. — Circuit électrique. — Résistance électrique. — Eclairage électrique. — Electrolyse ; galvanoplastie. — Accumulateurs. — (Chemin faisant, notions sur les unités électriques pratiques couramment employées)

Actions réciproques d'un courant et d'un aimant.

Aimantation par les courants. — Electro-aimants. — Principe du télégraphe. — Description schéma tique de la machine Gramme employée comme moteur.

Réversibilité de la machine Gramme : principe des phénomènes d'induction. — Téléphone, microphone. — Principaux organes d'une dynamo.

Description schématique de la bobine de Ruhmkorff. — Notions sur les rayons cathodiques et sur les rayons X. — Principe de la télégraphie sans fil. (Ce chapitre : « Description schématique de la bobine de Ruhmkorff. Principe de la télégraphie sans fil » ne ligure dans le programme que comme un complément facultatif qu'il appartient au professeur de retenir ou d'écarter.)

Notions d'électricité statique permettant une étude sommaire de l'électricité atmosphérique et du paratonnerre.

ECOLES PRIMAIRES SUPERIEURES DE FILLES (Programmes du 26 juillet 1909). — En première année, la physique a une heure par semaine: en seconde et en troisième années, dans la section d'enseignement général, l'heure hebdomadaire est partagée entre la physique et la chimie. Dans la section commerciale, « le programme ne saurait différer sensiblement de celui des écoles de garçons », dit le document officiel ; deux heures par semaine sont consacrées aux sciences physiques et naturelles. Dans la section ménagère, où les sciences physiques et naturelles, plus l'hygiène, se voient attribuer deux heures par semaine, le programme est le même que dans la section générale.

Première année.

Exercices d'observation sur quelques faits de la vie ordinaire, qu'on reproduira devant les élèves, pour servir d'introduction à l'enseignement de la physique.

Chaleur — Dilatation des corps par la chaleur : le phénomène sera mis en évidence par quelques expériences simples. Applications au thermomètre : usage de cet instrument pour la mesure des températures ordinaires ; explication et comparaison des degrés centigrades et Fahrenheit.

Changement d'état physique par la chaleur : pression et vaporisation ; passage inverse : liquéfaction et solidification. Expériences permettant de voir et d'expliquer les phénomènes qui accompagnent ces changements d'état pour l'eau. Constance de la température pendant la pression et pendant l'ébullition. — Distillation de l'eau. Expansion de l'eau lorsqu'elle gèle ; effet sur les pierres gélives, sur les plantes, etc.

Dissolution de quelques solides dans l'eau ; cristallisation.

Emploi de la vapeur d'eau comme force motrice ; expériences montrant la force élastique de cette vapeur ; idée des machines à vapeur. .

Différence de conductibilité des corps par la chaleur ; expériences simples qui permettent de constater cette différence. Applications aux cas les plus usuels: poignées ou manches d'ustensiles ou d outils ; toile métallique des lampes des mineurs ; doubles fenêtres et doubles portes, marmite automatique ; étoffes feutrées ou pelucheuses, édredons, etc.

Sources de chaleur ; principaux modes de chauffage dans l'économie domestique et dans l'industrie.

Deuxième année.

(Voir les Directions générales dans le programme des écoles de garçons.)

Pesanteur. — Poids d'un corps. Direction commune aux poids des corps en un même lieu. Fil à plomb, chute des corps. Notions sommaires sur la balance.

Constatations expérimentales relatives aux liquides en repos. Horizontalité de la surface libre, niveau dans les vases communicants. Applications au niveau d'eau, à la distribution d'eau dans les maisons, les jardins ou les rues, aux sources, aux puits artésiens, aux écluses de canaux, etc.

Pression des liquides sur les parois des vases qui les renferment : expériences diverses mettant cette pression en évidence, évaluation de cette pression ; applications. Transmission des pressions par un liquide : idée des presses hydrauliques et des ascenseurs.

Principe d'Archimède établi expérimentalement, Applications : corps flottants ; aréomètre à poids constant.

Notions élémentaires sur la détermination des densités.

Expériences simples mettant en évidence : 1° les propriétés générales des gaz telles que l'élasticité et le poids ; 2° l'existence de la pression atmosphérique. Evaluation de cette pression. Baromètre. Manomètre.

Loi de Mariotte établie expérimentalement. Expériences diverses au moyen de la machine pneumatique. Pipette, pompe, siphon, aérostats.

Lumière. — Propagation de la lumière ; ombre et pénombre. Réflexion de la lumière sur un miroir plan ; constatation expérimentale des faits ; en déduire les lois.

Son. — Production et propagation. Réflexion. Echo.

« Troisième année.

Chaleur. — Force élastique de la vapeur d'eau aux diverses températures et notamment dans les machines à vapeur ; interprétation des indications du manomètre.

Vapeur d'eau contenue dans l'air atmosphérique : air saturé et non saturé ; état hygrométrique. Formation des nuages et des brouillards ; pluie, neige, grésil, verglas, givre, rosée et rosée blanche.

Electricité et magnétisme. — Aimants. Boussole.

Expériences permettant de constater l'existence d'un courant : action sur l'aiguille aimantée ; aimantation d'une tige de fer, d'un clou ; construction d'un électroaimant (dispositif permettant de montrer le principe de la télégraphie électrique).

Quelques spécimens des piles les plus employées. Effets des piles : dépôts galvaniques, lumière électrique.

Expériences fondamentales de l'induction par les courants et par les aimants. Bobine d'induction. Téléphone. Principe de la télégraphie sans fil.

Electricité atmosphérique. Paratonnerre.

ECOLES NORMALES D'INSTITUTEURS (Programmes du 4 août 1905). — Instructions. — Le programme de physique est partagé en deux parties : l'une qui fera l'objet des éludes de la première et de la deuxième année, et qui comprend l'ensemble des connaissances élémentaires qu'un maître doit posséder ; l'autre qui est réservée à la troisième année et qui n'est qu'une liste des principales applications parmi lesquelles le directeur aura à choisir celles qui conviennent le mieux aux besoins de la région.

Les élèves-maîtres possèdent déjà des notions de physique, puisqu'ils ont le brevet élémentaire de capacité. Toutefois ils n'ont guère appris à traiter la physique comme une science expérimentale ; ils ont fait appel surtout à la mémoire. Pendant les deux premières années, le professeur s'efforcera de rectifier cet état d'esprit, de provoquer, de développer le sens de l'observation, de l'expérimentation et du raisonnement. Il s'attachera à faire connaître les grandes lois de la nature, il en montrera l'application aux phénomènes physiques au milieu desquels nous vivons, et habituera ses élèves à se rendre compte de ce qui se passe autour d'eux.

Il exposera clairement, simplement, les faits tels que nous les comprenons aujourd'hui, sans se préoccuper jamais de l'historique des questions et sans se soucier de Tordre chronologique. Ainsi, le principe des machines à vapeur sera exposé sans qu'on doive rappeler les tâtonnements des inventeurs ; les notions de photographie n'auront rien à voir avec Niepce, avec Daguerre ; les notions sur l'électricité atmosphérique seront données sans qu'il y ait lieu de citer les expériences de Franklin, de Buffon, de Dalibard, etc.

Le professeur devra conserver à ses leçons un caractère très élémentaire, savoir se restreindre, ne pas croire bon de dire tout ce qu'il sait sur chaque sujet. Toutes ces leçons seront fondées sur des expériences qu'il effectuera pendant la classe au moyen d'appareils aussi peu compliqués que possible, souvent avec des objets usuels. Il stimulera ainsi l'attention de ses élèves, qui pourront ensuite, aux heures de manipulations, en troisième année, répéter eux-mêmes les expériences qu'ils auront vu faire sous leurs yeux.

II évitera avec soin les développements théoriques, sans cependant présenter les phénomènes de même ordre comme des faits simplement juxtaposés, et n'ayant entre eux aucune connexité. Ainsi, par exemple, il fera comprendre que le principe d'Archimède résulte du fait que sur chaque centimètre carré de la surface d'un corps plongé dans un fluide s'exerce une pression et que l'ensemble des pressions détermine la poussée.

Il fera fréquemment des applications numériques toujours empruntées à la réalité ; les données ne seront jamais prises au hasard, mais extraites de tables de constantes physiques, et les conditions du problème seront toujours celtes que l'on rencontre dans les circonstances ordinaires de la vie. (Exemple : chercher la valeur en kilogrammes de l'effort à faire pour ouvrir un volet carré de 40 centimètres de côté faisant partie d'une cloison étanche d'un sous-marin immergé par 20 mètres de fond, quand cette cloison est baignée par l'eau d'un côté et par de l'air à la pression atmosphérique de l'autre côté.) De pareils exercices permettront aux jeunes gens de se faire une idée de l'ordre de grandeur des diverses forces naturelles.

Première année (deux heures par semaine).

Pesanteur. — Divers états de la matière. — Solides. — Liquides. — Gaz.

Première notion de la force : direction, point d'application, intensité.

Verticale. — Plan horizontal. — Direction de la verticale aux différents points du globe.

Centre de gravité. — Notions expérimentales.

Poids. — Comparaison des poids par la balance.

Poids spécifique des solides et des liquides.

Equilibre des liquides et des gaz. — Pressions normales sur les parois.

Transmission des pressions. — Presse hydraulique.

Surface libre des liquides — Vases communicants. — Distributions d'eau dans les villes.

Principe d'Archimède — Corps flottants.

Aréomètres à poids constant. — Alcoomètres. — Densimètres.

Pesanteur des gaz. — Pression atmosphérique. — Baromètres. — Manomètres usuels.

Enoncé de la loi de Mariotte. — Machines à raréfier et à comprimer les gaz. — Principe des pompes. — Siphon.

Chaleur. — Température. Thermomètres usuels. — Echelle centigrade. — Thermomètres à maxima et à minima.

Notions sur la dilatation des corps. — Dilatation des gaz.

Quantité de chaleur. — Mesures calorimétriques par la méthode des mélanges. — Chaleurs spécifiques. — Valeur exceptionnelle de la chaleur spécifique de l'eau : son importance dans la nature.

Fusion. — Point de fusion. Chaleur de fusion. — Solidification. — Cristallisation.

Vaporisation. — Chaleur de vaporisation. — Influence de la pression.

Chaudières industrielles. — Principe des machines à vapeur.

Principaux modes de chauffage et de ventilation.

Notions sur la conductibilité calorifique.

Protection contre le chaud et le froid.

Météorologie. — Observations principales : Température, pression atmosphérique, humidité, vent, pluie, neige, grêle, rosée, givre, etc.

Cartes météorologiques. — Prévision du temps à courte échéance.

Acoustique. — Nature du son. — Modes de production.

Vitesse du son dans l'air et dans l'eau.

Réflexion du son. — Echo.

Qualités du son. — Intensité. — Hauteur. — Timbre.

Diapason. — Gamme.

Optique. (Quelques notions de géométrie, — lois de la réflexion, — la définition du sinus, — lois de la réfraction, — sont nécessaires au commencement du cours d'optique ; il n'est pas indispensable d'attendre qu'elles aient été vues dans le cours de mathématiques.) — Sources de la lumière. — Corps transparents, corps opaques, corps translucides.

Propagation rectiligne de la lumière. — Ombres et pénombres.

Réflexion de la lumière. Miroirs plans. — Images données par les miroirs sphériques. —Marche des rayons. — Images réelles et virtuelles.

Réfraction de la lumière. — Propriétés des lentilles.

Vision. — Accommodation. — Vision normale. — Myopie, hypermétropie ; presbytie. — Verres compensateurs. — sensation du relief ; stéréoscope.

Loupe. — Notions sommaires sur la lunette et le microscope.

Complexité de la lumière blanche.

Couleurs des corps.

Emploi du prisme. — Spectre lumineux. — Principe de l'analyse spectrale.

Notions de photographie.

Notions expérimentales sur le rayonnement de la chaleur.

Deuxième année (une heure par semaine).

Mécanique physique. — Notions générales sur les forces.

Différentes formes de mouvement.

Action d'une force constante en grandeur et en direction. — Accélération.

Définition de la masse.

Règles de composition des forces concourantes ou parallèles.

Chute des corps.

Lois expérimentales du pendule. — Applications.

Notions expérimentales du travail (énergie) et de la puissance.

Conservation de l'énergie : levier, plan incliné, treuil.

Energie thermique ; énergie chimique.

Transformation de l'énergie.

Unités usuelles et unités C. G. S.

Magnétisme. — Aimants. — Pôles. — Propriétés différentes des deux pôles. — Action réciproque des aimants. — Aimant brisé.

Champ magnétique. — Spectre produit par un aimant sur la limaille de fer. — Aimantation par les aimants.

Déclinaison et inclinaison.

Boussoles usuelles.

Electricité. Electrisation par frottement. —

Quantités d'électricité. — Cylindre de Faraday. — Développement simultané des deux électricités.

Electrisation par influence. — Pouvoir des pointes. — Principe des machines électriques.

Notions expérimentales sur la différence de potentiel de deux conducteurs.

Condensateurs. — Capacité électrique.

Champ électrique. — Notions sur l’électricité atmosphérique.

Courant électrique. — Effets chimiques. — Notions de galvanisation.

Piles usuelles. — Force électromotrice.

Champ magnétique d'un courant.

Cas d'un courant rectiligne et d'une bobine. — Règle d'Ampère.

Principe des galvanomètres.

Lois d'Ohm. — Unités pratiques.

Aimantation par les courants.

Applications : électro-aimants, télégraphes.

Induction. — Expériences fondamentales ; téléphones.

Principe de la machine Gramme.

Courants alternatifs.

Décharges dans les tubes à gaz raréfiés. — Rayons.

Oscillations électriques. — Décharges des condensateurs. — Télégraphie sans fil.

Troisième année (deux heures par semaine pour la physique et la chimie réunies).

Instructions. — Les leçons de physique de la troisième année portent uniquement sur les applications industrielles. Le programme ci-dessous n'est qu'une liste sur laquelle le directeur pourra faire un choix basé sur les besoins industriels de la région.

Chaque fois qu'une leçon sur une industrie quelconque pourra être suivie d'une visite à un établissement industriel correspondant, il est clair que le sujet sera éclairé d'une lumière beaucoup plus vive. Il est instamment recommandé au directeur dé ne négliger aucune occasion de faire connaître aux élèves-maîtres de troisième année les usines de la région.

A. Compléments de physique (dix leçons). — Machine à vapeur. — Machines a gaz. — Moteurs à pétrole. — Machines frigorifiques. Fabrication de la glace. — Applications industrielles du froid. — Conservation des produits alimentaires. — Condensation des gaz. Anhydride carbonique liquide. Air liquide. — l'holographie. Photolypie. Applications. — Dynamos et alterneurs. — Transformateurs. — Moteurs électriques. — Transport électrique de l'énergie. — Applications à l'éclairage et aux opérations chimiques industrielles.

D. Exercices d'adaptation en vue de l'école primaire. — Expériences propres à illustrer les leçons de choses et l'enseignement élémentaires des sciences à l'école primaire.

ECOLES NORMALES D'INSTITUTRICES (Programmes du 4 août 1905). — Instructions. (Les Instructions accompagnant le programme de physique sont identiques à celles des écoles normales d'instituteurs.)

Première année (une heure par semaine).

Pesanteur et hydrostatique (huit leçons environ). — Généralités sur la matière.

Pesanteur. — Notions expérimentales sur la chute des corps, sur le centre de gravité, sur la balance.

Poids spécifique des corps. . Liquides en repos. — Démonstration expérimentale de leurs principales propriétés, des pressions qu'ils exercent.

Gaz. — Pression atmosphérique. — Baromètre. — Loi de Mariotte. — Manomètres.

Principe d'Archimède : explications (aréomètres usuels à poids constants, aérostats).

Chaleur (dix leçons environ). — Dilatations (notions très élémentaires).

Température. — Thermomètres usuels. — Thermomètres à maxima et à minima. Applications diverses (chauffage des appartements ; production des vents ; aérostats).

Changements d'état : fusion et solidification ; dissolution. — Vaporisation ; évaporation, ébullition, distillation.

Définition de la chaleur spécifique, des chaleurs de fusion et de vaporisation. — Exemples.

Mélanges réfrigérants. — Froid produit par la vaporisation. — Application à la production de la glace.

Idée d'une machine à vapeur. (Cette leçon peut être l'occasion de quelques indications très simples sur le principe de la conservation de l'énergie.)

Vapeur d'eau dans l'atmosphère : nuages et brouillard, pluie, neige, verglas, rosée et givre.

Acoustique (cinq leçons environ). — Production du son. — Vitesse de propagation du son dans l'air.

Réflexion du son. — Echo.

Qualités des sons. — Intensité. — Hauteur. — Timbre.

Deuxième année (une heure par semaine).

Optique et chaleur rayonnante (huit leçons environ). — Formation des ombres.

Réflexion. — Etude expérimentale des miroirs plans et sphériques.

Réfraction. — Etude expérimentale des prismes et des lentilles. — Réflexion totale.

Décomposition et recomposition de la lumière.

Vision. — Accommodation. — Sensation du relief.

Applications les plus simples des lentilles : loupes, besicles.

Notions de photographie.

Notions sommaires sur la chaleur rayonnante et la conductibilité. (Applications pratiques.)

Electricité et magnétisme (douze leçons environ). — Aimants. — Définition de la déclinaison et de l'inclinaison. — Boussole de déclinaison.

Electrisation par frottement et par influence.

Foudre ; paratonnerre.

Courant électrique. — Effets calorifiques et chimiques. — Applications, et notamment : lumière électrique, galvanoplastie.

Galvanomètre.

Piles. — Loi d'Ohm. (On introduira ici la notion expérimentale des unités pratiques d'intensité, de force électromotrice, et de résistance.)

Aimantation par les courants. — Electro-aimants. — Notions très simples sur la télégraphie électrique. Notions très succinctes sur l'induction. — Télé phone.

Principe de la bobine de Ruhmkorff. — Principe de la télégraphie sans fil.

Troisième année

(En troisième année, il n'est pas donné d'enseignement spécial de la physique. Mais la physique se trouve comprise, aussi bien que la chimie et l'histoire naturelle, dans les applications pratiques désignées sous le titre de Manipulations, et dans les causeries et expériences mentionnées par le programme sous la rubrique Culture scientifique.)