Dans la résolution de problèmes comme dans les combats de rue :
les règles sont pour les imbéciles !
(Rires)
(Applaudissements)
Voyons jusqu'où nous pouvons aller en évitant les règles
tandis que nous estimons la consommation de carburant,
le nombre de litres aux 100 d'un 747.
Le carburant est utilisé pour combattre la traînée,
qui représente la force de résistance de l'air,
ce que vous ressentiriez
si vous tendiez la main hors d'une voiture en mouvement,
n'essayez pas ça à la maison,
ou essayez de courir dans une piscine.
Il y a au moins deux façons de faire
pour évaluer la traînée.
Vous pouvez passer 10 ans à apprendre la physique,
et vous écrivez les équations de Navier-Stokes :
les équations différentielles de la mécanique des fluides.
Puis vous passez 10 ans de plus pour apprendre les mathématiques
pour résoudre la pression.
A la suite de quoi vous vous rendez compte
qu'il n'y a en fait pas de solution exacte
pour l'écoulement autour d'un 747,
ou, non plus, pour la plupart des situations
que vous souhaitez étudier.
Rigueur, l'approche rigoureuse,
la recherche de la solution exacte a produit la paralysie,
rigor mortis.
(Rires)
Nous avons besoin d'une autre approche.
La méthode combat de rue,
qui commence avec des travaux pratiques.
Une chaise, s'il vous plaît.
Accessoires, s'il vous plaît.
(Rires)
Petit cône, grand cône, des filtres à café.
Ils ont la même forme,
mais celui-ci possède une surface quatre fois plus petite.
Celui-là a une surface quatre fois plus grande, deux fois le diamètre,
mais à part cela, la même forme.
Si je les lâche,
à quelle vitesse relative tomberont-ils l'un par rapport à l'autre ?
Le gros tombera t-il à peu près deux fois plus vite ?
Ou bien, à une vitesse comparable ?
Ou bien le petit tombera-t-il à peu près deux fois plus vite ?
Prenez dix secondes pour y réfléchir.
Qu'est-ce que vous croyez ? Que vous dit votre instinct ?
Puis, je recueillerai votre vote.
Vérifiez auprès de votre voisin.
(Rires)
(Murmures dans l’assistance)
Bien, procédons au vote.
Vous n'êtes pas obligé d'être d'accord avec votre voisin.
(Rires)
C'est la beauté de la démocratie.
Donc, applaudissez si vous pensez que le grand cône
tombera à peu près deux fois plus vite que le petit cône.
(Applaudissements faibles)
Bon, j'en entends très peu.
Donc, applaudissez si vous pensez qu'ils seront à peu près comparables.
(Applaudissements / cris plus forts)
Donc, applaudissez si vous pensez que le petit cône
sera à peu près deux fois plus rapide.
(Applaudissements les plus forts)
Beaucoup d'applaudissements pour celui-là.
Bien, comme l'a dit et l'a cru Feynman,
dans les sciences, le juge suprême, c'est l’expérience.
Alors, faisons une expérience !
Un, deux, trois.
(Cris / Applaudissements)
Pratiquement égalité.
Avec la marge d'erreur expérimentale.
Qu'est-ce que ça signifie ?
Que pouvons-nous tirer de cette expérience ?
Bien,
les cônes tombent à la même vitesse.
Ils chutent dans le même air. Il a la même densité.
Les mêmes propriétés physiques. La même viscosité.
La seule chose qui diffère entre ces deux cônes,
c'est que l'un a quatre fois la surface de l'autre,
la section transversale de celui-ci et leurs traînées sont différentes.
Différentes comment ?
Bien, la traînée est égale au poids.
Parce qu'ils ont chuté à vitesse constante, sans accélération.
Ainsi la traînée et le poids se compensent.
Nous avons donc une mesure sensible de la traînée
sans aucun capteur de force.
Tout ce que nous avons à faire, c'est une pesée.
Et comme celui-ci a quatre fois plus de papier que celui-là,
il est donc quatre fois plus lourd, et la traînée quatre fois plus grande.
La seule différence, c'est une surface multipliée par quatre.
La conclusion : La traînée est proportionnelle à la surface.
Pas à la racine carrée de la surface, pas à la surface au carré.
Juste à la surface.
C'est le résultat de nos travaux pratiques,
sans la rigueur de la méthode mortifère.
Comment pouvons-nous utiliser cela ?
Bien, cette contrainte
ajoutée à l'outil suivant du combat de rue,
celui de l'analyse dimensionnelle, résout la traînée.
Nous faisons correspondre leurs dimensions.
Nous faisons correspondre la dimension d'une force,
la traînée d'un côté avec ce que nous avons de l'autre coté,
nous avons la surface, la densité, la vitesse et la viscosité.
Mais nous savons déjà comment introduire la surface, l'un de ces termes.
Ce qui nous donne longueur au carré, soit des mètres carrés.
Maintenant, nous regardons et disons : « Oh, il y a des kilogrammes par ici,
nous devons donc avoir des kilogrammes par là. »
Le seul endroit pour en trouver, c'est dans la densité.
La vitesse et la viscosité, la viscosité cinématique, ne contiennent pas de masse.
Donc, nous introduisons une densité.
Ensuite, ce dont nous avons encore besoin, c'est des mètres carrés / seconde au carré,
à partir de la vitesse et de la viscosité.
La seule façon de l'obtenir, c'est à partir de la vitesse au carré.
Et voici notre traînée.
Une expérience pour une contrainte.
Et l'analyse dimensionnelle pour le reste des contraintes.
Traînée = Surface x Densité x Vitesse au carré
Comment pouvons-nous utiliser cela ?
Bien, la consommation de carburant est proportionnelle à la traînée.
Comparons la consommation en carburant d'un avion et d'une voiture.
Plutôt que de la calculer pour l'avion en partant de zéro,
comparons-la à celle de la voiture.
Une autre technique de combat de rue.
Il y a donc trois facteurs dans la comparaison, dans le ratio :
la surface, la densité de l'air, et la vitesse au carré.
Faisons tout ça d'un coup.
Pour la surface.
Bien, dans les premiers temps de l'aviation civile,
vous pouviez vous allonger sur trois sièges,
et il y avait trois groupes de ces trois sièges.
Donc trois personnes en largeur.
Et l'avion est haut comme environ trois personnes.
Ça nous fait une surface de neuf personnes au carré.
Pour la voiture :
pour les activités nocturnes dans les voitures,
vous pouvez aussi vous allonger dans les voitures,
mais c'est inconfortable. (Rires)
Et vous pouvez vous lever. Ça nous fait une surface d'une personne au carré.
C'est grosso modo un rapport de 1 à 10,
peut-être neuf ou dix.
Donc l'avion est 10 fois moins efficace en consommation sur ce point.
Qu'en est-il de la densité de l'air ?
Bien, les avions volent haut, à environ la hauteur de l'Everest.
La haut, la densité est environ du tiers.
Ceci joue en faveur de l'avion.
Mais l'avion se déplace environ dix fois plus vite,
600 Miles par heure contre 60.
Ce qui signifie que l'avion paye un facteur 100, 10 au carré.
Au final, les avions sont 300 fois moins efficaces
que les voitures.
Oh non ! En venant en avion jusqu'ici ai-je causé à l'environnement
300 fois plus de dégâts que si j'avais pris
ma voiture en comparaison ? (Souffle)
Qu'est-ce qui sauve la situation ?
300 personnes à bord !
La conclusion c'est que pour le carburant, les avions et les voitures
sont à peu près aussi efficaces l'un que l'autre.
(Rires)
Et tout ceci à partir de ça !
(Applaudissements)
Disons que l'avion consomme 30 miles par gallon.
Traversée du pays, aller-retour, 6000 miles,
30 miles par gallon, à deux dollars le gallon.
Ça nous fait 400 dollars de kérosène.
Ce qui n'est pas très différent du prix de mon billet,
ce qui peut expliquer pourquoi les compagnies aériennes
sont au bord de la faillite,
et pourquoi ils nous facturent les cacahuètes !
(Rires)
Bon, le lien entre les cônes et le 747.
Ils augmentent notre enchantement du monde
et élargissent notre perception.
Et cela : créer ces liens-là
a été rendu possible par une approche de combat,
en s'éloignant de la rigor mortis.
Faire des liens est si important
parce que cela transforme des idées et des faits isolés
en une histoire cohérente.
Imaginez que chaque point soit une idée,
et que les lignes soient des connexions entre elles.
Tandis que j'augmente la part de connexions,
de 40% à 50%, à 60%,
la grande histoire, le réseau de connexion rouge,
grandit pour remplir tout l'espace.
C'est de l'apprentissage sur le long terme.
C'est ce que nous voulons construire dans notre façon de penser
et dans notre enseignement.
Bien, le but de l'enseignement devrait être
d'inculquer une façon de penser qui permette à l'étudiant
d'apprendre en un an ce que le professeur a appris en deux ans.
C'est seulement ainsi qu'on pourra continuer à avancer
d'une génération à la suivante.
Dans cinquante ans, toute l'éducation
dont je rêve et à laquelle je crois,
sera basée sur ce principe.
Richard Feynman, je pense, aurait probablement été d'accord.
Merci.
(Applaudissements)