Nous pouvons utiliser la méthode scientifique pour décider quels résultats et explications peuvent être acceptés comme étant scientifiquement corrects. La méthode scientifique est un ensemble d'étapes que les scientifiques suivent lorsqu'ils explorent leurs sujets de recherche et répondent aux questions qu'ils se posent à leur sujet, qu'ils valident les déclarations et les affirmations et, finalement, qu'ils confirment la vérité. Dans cet article, nous allons explorer ces étapes et apprendre comment nous pouvons concevoir de bonnes expériences pour mettre nos idées à l'épreuve et trouver une bonne explication à un phénomène spécifique.
Méthode scientifique Définition de la physique
Plus tôt, nous avons brièvement décrit ce qu'est la méthode scientifique. Discutons-en un peu plus en détail et jetons un coup d'œil à sa définition.
La méthode scientifique est une série ordonnée d'étapes permettant d'acquérir des connaissances sur la base de preuves expérimentales.
Les connaissances acquises à l'aide de cette méthode sont toujours étayées et testées à l'aide d'expériences soigneusement conçues. C'est pourquoi nous disons que cette méthode est basée sur des preuves empiriques.
Lorsque nous utilisons cette méthode, l'objectif est d'enrichir les connaissances scientifiques, de confirmer ou d'infirmer des éléments d'une théorie scientifique ou d'une théorie scientifique dans son ensemble, ou d'apporter des réponses ou de dissiper des doutes.
Toutes les étapes de la méthode scientifique sont importantes. Nous ne devons pas sauter d'étapes, car cela pourrait entraîner des résultats ou des conclusions erronés.
Étapes de la méthode scientifique
Les étapes de la méthode scientifique sont les suivantes :
- Poser une question sur quelque chose que tu observes
- Fais des recherches pour savoir ce que l'on sait déjà sur le sujet.
- Construire une hypothèse
- Fais une expérience pour tester ton hypothèse
- Analyser les données de l'expérience
- Tire des conclusions.
Le processus de recherche commence lorsque les scientifiques observent un phénomène et se posent des questions à son sujet.Il est essentiel deformuler des questions. De bonnes questions peuvent guider les scientifiques tout au long de leur recherche.
Après avoir formulé une question, les scientifiques doivent ensuite faire des recherches de fond sur le sujet. Une recherche appropriée nécessite de consulter des sources pertinentes telles que des livres et des articles scientifiques qui ont déjà été validés par d'autres experts dans le domaine ou même par des institutions scientifiques. Une fois que les scientifiques ont terminé leurs recherches, ils peuvent formuler une hypothèse.
Une hypothèse est une supposition que nous faisons pour expliquer nos observations et qui peut être prouvée par une expérience.
Le type d'hypothèse que la méthode scientifique exige doit pouvoir être prouvé faux par l'expérimentation, c'est ce qu'on appelle une hypothèse falsifiable. Cela ne signifie pas qu'elle est fausse, mais plutôt que si elle est fausse, nous pouvons le découvrir en observant une expérience soigneusement conçue. Les hypothèses dont il est intrinsèquement impossible de prouver qu'elles sont fausses, que ce soit en raison de limitations techniques ou de la subjectivité, sont connues sous le nom d'hypothèses non falsifiables.
"Les rêves sont plus lourds que les pensées" est unehypothèse non falsifiable. Il n'existe aucun moyen de peser un rêve ou une pensée, il est donc non seulement impossible de savoir lequel est le plus lourd. En revanche, l'hypothèse "toutes les oranges sont plus lourdes que les pommes" est falsifiable. Il suffit de trouver une pomme qui pèse plus lourd qu'une orange pour prouver qu'elle est fausse !
Les expériences doivent être soigneusement conçues afin de pouvoir faire confiance aux données que nous recevons et donc de les analyser correctement. C'est cette analyse qui nous permet de tirer des conclusions correctes à partir des données, en sachant si notre hypothèse est correcte ou non. Une fois cela fait, nous sommes en mesure de communiquer nos résultats à la communauté scientifique.
Fig. 1. Étapes de la méthode scientifique.
Expériences de la méthode scientifique
Nous savons que les scientifiques mènent des expériences pour vérifier leurs hypothèses. Mais comment font-ils pour réaliser ces expériences ?
Dans une expérience, il faut effectuer des mesures, directement ou indirectement, pour obtenir les données nécessaires à d'autres calculs. Réfléchir à un moyen de mesurer une quantité de façon précise fait partie de la conception de notre expérience.
Fig. 2 - Les scientifiques doivent concevoir leurs expériences avec soin pour obtenir des résultats précis.
C'est pourquoi les expériences doivent être conçues avec soin. Une autre chose importante à prendre en compte est la façon de contrôler nos expériences. Cela signifie que nous devons concevoir notre expérience de manière à isoler les conditions de notre expérience de l'effet des variables qui pourraient gêner nos mesures, ce qui conduirait à des interprétations erronées de nos résultats. Tu dois pouvoir changer la variable que tu testes et laisser les autres inchangées.
Imagine que tu cherches à savoir comment améliorer la qualité du sommeil. Tu formules une hypothèse selon laquelle "dormir dans une pièce sombre améliore la qualité du sommeil" et tu prévois de le prouver en qualifiant à quel point tu te sens reposé après avoir dormi pendant quelques jours avec les lumières allumées et d'autres avec les lumières éteintes. Cependant, après ces deux jours, tu dors avec les lumières éteintes, mais tu fais aussi de l'exercice avant de te coucher et tu constates que tu as beaucoup mieux dormi. Cette expérience n'est pas contrôlée. Tu ne peux pas savoir si la qualité du sommeil s'est améliorée parce que la lumière était éteinte, parce que tu as fait de l'exercice ou parce que tu as fait les deux !
Pour qu'une expérience soit valable, elle doit pouvoir être reproduite dans les mêmes conditions. Cela signifie que d'autres scientifiques peuvent la reproduire et obtenir les mêmes résultats. Obtenir des résultats radicalement différents dans deux expériences menées dans les mêmes conditions signifie qu'il y a eu une erreur dans l'une des versions et que nous ne pouvons donc pas faire confiance aux résultats.
Une expérience incorrecte peut conduire à des résultats et des conclusions erronés, où de fausses données sont étayées par erreur.
Unbon exemple de ce qui peut mal tourner lors d'une expérience mal conçue est celui d'un groupe de physiciens qui a conclu que les neutrinos, une sorte de particule subatomique, se déplacent plus vite que la vitesse de la lumière. Il s'agissait d'une avancée considérable, car jusqu'alors, rien n'avait jamais été observé comme se déplaçant plus vite que la lumière ! Cependant, il s'est avéré qu'il s'agissait d'une erreur. Le résultat d'une mauvaise connexion entre un appareil GPS et un ordinateur a conduit à cette conclusion trompeuse.
Exemples de méthode scientifique en physique
Discutons d'un exemple pour donner un aperçu de la méthode scientifique. Imagine que tu voyages à travers le monde et que tu visites différents endroits. Tu aimes prendre du thé et tu fais souvent bouillir de l'eau partout où tu vas. Comme tu remarques que le point d'ébullition de l'eau est parfois différent, tu décides d'utiliser la méthode scientifique pour découvrir ce qui se passe.
Observation: l'eau a bouilli à une température plus basse lorsque je visitais les montagnes que lorsque je me trouvais dans d'autres villes à faible altitude.
Question : Pourquoi mon eau ne bout-t-elle pas à la même température ?
Recherche : Dans un livre de chimie, tu as lu que la température d'ébullition d'une substance dépend de la force de ses liaisons moléculaires et de la pression.
Hypothèse : Puisque la pression atmosphérique change avec l'altitude, la température d'ébullition de l'eau est différente selon l'altitude.
Expérience : Tu décides de chauffer de l'eau à différentes altitudes et de noter la température d'ébullition.
Analyse :
| Altitude \ ( \text{m} \ ) | Point d'ébullition de l'eau \( \text{C}^\circ \) |
| 0 | 100 |
| 150 | 99.5 |
| 305 | 99 |
| 610 | 98 |
| 1524 | 95 |
Tes mesures indiquent que lorsque la hauteur augmente, la température d'ébullition de l'eau diminue !
Conclusion : L'hypothèse de départ était correcte. La température d'ébullition de l'eau change avec l'altitude en suivant une relation approximativement linéaire : pour chaque \( 300 \N ; \rmathrm{m} \N) la température d'ébullition diminue approximativement d'un degré Celcius.
Tu es prêt à parler de tes découvertes à tes amis !
Méthode scientifique - Physique - Principaux enseignements
- La méthode scientifique est une série ordonnée d'étapes permettant d'acquérir des connaissances sur la base de preuves expérimentales.
- Les étapes de la méthode scientifique sont les suivantes :
- Pose une question sur quelque chose que tu observes.
- Fais unerecherche documentaire pour savoir ce que l'on sait déjà sur le sujet.
- Construis une hypothèse.
- Faisune expérience pour vérifier ton hypothèse.
- Analyse les données de l'expérience.
- Tire des conclusions.
- Une hypothèse est une supposition que nous faisons pour expliquer nos observations.
- Le type d'hypothèse que la méthode scientifique exige doit pouvoir être prouvé faux par l'expérimentation, c'est ce qu'on appelle une hypothèse falsifiable.
- Une bonne expérience doit être précise, contrôlée et reproductible dans les mêmes conditions.
Références
- Fig. 1 - La méthode scientifique (simple).png (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_Scientific_Method_(simple).png) par Thebiologyprimer est sous licence CC0 1.0 (https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/deed.en)
- Fig. 2. Concept de travail des scientifiques par Freepick (https://www.freepik.com/free-vector/scientists-working-concept_7406886.htm).
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