IDD : I{ature et corps humain Ilne initiation à I`astronomie i**ea

IDD : I{atureet corpshumain
Ilne initiationà I'astronomiei**ea" $
Disciplinesconcernées:
. mathématiqueset sciencesphysiques.
Objectifs:
. essayer
de comprendre
certainsphénomènes,
parexemplelesmécanismes
des
jour
saisons,du
et dela nuit, leséclipses
. repérerles differentsastresdu ciel et en particulierlesplanètes
. calculeret représenter
Contenu:
. travailsurlesunitésdemesuresde grandeurs,
lespuissances,
lesvitesses,
le
repérage,
...
. utilisationdepropriétés
mathématiques,
notamment"Thalès",...
o tracésgéométriques.
Productionaltendue:
e dossierpersonnel
portantsurlesrecherches
et travauxeffectués
r jeu permettant
deréinvestirlesconnaissances.
Matériel:
. classeur
ou porte-fiches,
calculatrice,
matérielde constructions
géométriques,
papiermillimétré,papierCanson,...
Evaluation:
o exposés
faitspar desgroupesde 3 élèvessurun sujetchoisipar eux : le groupe
faisantsonexposéétantévaluépar lesprofesseurs
et le restede la classe,en
privilégiantla qualitéde I'expression
orale,la répartitiondeparoleau seindu
groupe,I'accessibilité
du vocabulaire
utiliséet le contenu.
. examendesdossiers.
TDD 4EME
Mafhématiques
Physique
et Physique
Mathémotiques
: mesuredudiomètrede la Terre :
EroThostène
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TnfnoducTiorr
de l'osrbre: d'oùvienTl'oc'nbre
recTiligne
? propcgotian
de
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de [aLune;éclipse;longueur
dessrnbres;
Pourquoilo Luneprésentet-elle toujours lq même
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t/n hosordheureurx
I
Diomètre
cpporent;
ufilisotion
de Thalèspour
évaluerle dionrètrede lq Lune
oudu Soleil
Inclinaison
des roycns
du soleil: explicotion
des soisons
Colculerl'engle
d'inclinoison
des royons
pûr ropport au sol en
fonctionde la fotiTude
. Lesysiàmesolsire:
Réalisation
d'unemoquettedu systènne
soloiredonsun couloir
Echelle:
: les
Grondsnombnes
puissances
de 10
: corfe d'identité
Recherches
documentoires
planèteef dtr soleil
de chaqwe
Réolisstion
d'unemaquefte
comporative
desplonàtes
du
systèrne
soloireoveclo Terre
'
Réolisotiond'un jeu de plateou <<en réinvesTissentles connaissqnces
>>:
acquises
Eloborationet rédactiondes guestionset desréponses: classementdes
questions
en plusieurscotégories
(focile,etc.);
desfichesquesfions
Fobricotion
/réponses
et du plotecude jeu
Vitesse,distonce,puissonce
de l0
Viiessede la lumiàre;
(à rrepûs
A,nwée-lumiàre
ÂÂesurer
les grandesdistonces:
qnnuelle
porolloxe
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6aloxie,nébuleuse,
nova,
e'fc.
Introduction
à la
forrnqtion
de l'univers
;
le BigBong; etc.
Historiquedesnremièrescon
ns du monde
Ls Terreestplate :
Elle a la formed'undisque,c'estla visiondu mondelimitéepar I'horizon.
Il esttrès difficile en effet de serendrecomptede la courburede la Terre.
cofirmeI'apparitiond'rurnavireà I'horizonqui, pour
Il y a bien desphénomènes
estunepreuvede cettecourbure,maisils sontuneminorité.
certainsphilosophes,
empiriques.
Vers2600avantJ.C.,lesÉgyptiensn'ontquedesconnaissances
d'arpentage
et
Vers550avantJ.C.,ThalèsvoyageenÉgypteet apprendlesméthodes
desEgyptiens.
lesrecettesgéométriques
d'Alexandrie.
Il
De 235à 195avantJ.C.,Ératosthènes'occupede la bibliothèque
(voir I'expérience).
pensequela Terreestunesphèreet calculesa "circonfërence"
grec,introduitla divisiondu cercleen
Vers 150avantJ.C.,Hipparque,astronome
Il inventeaussila divisionde la
desBabyloniens.
360o,utilisantainsilesobservations
surlescartes.
Terreenparallèleset méridienspourlespositionnements
Il seraun fondateurde la trigonométrie.
La Terreau centredu monde:
grecvivantau
inventéparPtolémée,astronome
C'estle systèmegéocentrique
2'siècleaprèsJ.C.
Il penselui aussiquela Terreestsphérique,qu'elleestimmobileau cenfrede
successives
surlesquelles
se
I'Univers,qu'autourd'ellesedéploientdessphères
lesétoileset qu'au-delà
il n'y a rien.
la Lune,le Soleil,lesplanètes,
déplacent
I1améliorele quadrillagedu globeen méridienset parallèlesrendantainsiles cartes
jusquevers
pourla navigation,
plusprécises; celles-ciserontutiliséestrèslongtemps
le 16"siècle.
vont
Pendantunetrèslonguepériode,de 100jusqu'àenviron1400,lessciences
quasimentdisparaître,seulslesmathématiciens
arabesvont conserveret approfondir
grecques.
lesmathématiques
Svstèmedu mondehéliocentrisue:
Le débutde la conceptionmodernede I'Universsurvientavecle chanoine
polonaisl\icolasCopernic(1473- 1543).
toumentautourdu Soleilet la TerretoumesurellePourlui, touteslesplanètes
lestrajectoires
circulaireset lesmouvements
même.Mais il croit I'Universsphérique,
uniformes.
plusprécisesavecI'apparitionde la premièrelunette
deviennent
Les observations
crééeparI'italienGalileoGalileidit Galilée(1564- 1642).
du cielestle danoisTychoBrahé(1546- 1601).
{Jn desmeilleursobservateurs
quele calculateur
de sesobservations
C'està partirde certaines
allemandJohannes
lois régissantle mouvement
Képler ( L57L- 1630)énoncesesfameuses
desplanètes
autourdu Soleil(voir ceslois).
Un peuplustard,le savantanglaisIsaacNewton (1642- 1727)établitla loi sur
I'attractionuniverselle(ou gravitationnelle)
en 1687(voir cetteloi).
IDD ASTRONOMIE
pourcompléterle tableau: "Planètes
nécessaires
du système
1. Fairelesrecherches
solaire".
respectives
desplanètes,les
2. À partirde cetableau,pourvisualiserlesgrosseurs
par
sur la diagonaled'unefeuilleA4 : dansI'ordred'éloignement
représenter
en prenant1 cm pour le diamètrede la Terre
rapportau soleil,proportionnellement
de 0,5 cm. On pourrales colorier.
et en lesséparant
sur3 feuillesA3
3. Réfléchirà l'échellequeI'on devraprendrepourreprésenter
planètes
supposées
alignéesavecle soleil,en
misesboutà bout,les differentes
parrapportà celui-ci.Lesreprésenter
leursdistances
alors.
respectant
(u.a)la distanceTerre-Soleil.
4. On appelleunité-astronomique
À partir du tableau,pour chacunedesplanètes,exprimersadistancea par rapport
au soleilen u.aet sapériodederévolutionT en années.
Calculeralorspourchaqueplanètele rapport, !.
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Quelleremarquepeut-onfaire ?
On découvreainsila troisièmeloi deKépler.
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loide Kepler:
Première
dontle soleiloccupeI'un
Les planètesdécriventdesorbiteselliptiques
des foyers.
loi de Kepler,"loidesaires":
Deuxième
en destempségaux,
Les surfacesbalayéespar un "rayonsoleil-planète"
sontégales.
ECLIPSEDE SOLEIL
Lors d'une éclipselotale de soleil, la Terre, la Lune et le Soleil sont alignës dans
cet ordre.
Uneparticularité fait que le diamètre appûrent de la Lune et du Soleil sont
identiques.
On saitquele rayondu Soleilmesureenviron696000km et queceluide la Lune
environI 740km.
la distanceTerre-Soleilqui estd'environ150x 106km,calculerla
Connaissant
Terre-Lune.
distanceapproximative
Méthoded'Érathostène
pour déterminerla circônferencede la terre
Au solsticed'été,lesrayonsdu soleiltombentsurSyèneverticalement,
tandisqu'à
Alexandrieils formentun certainangleavecle sol.
C'està partirdela mesurede cetangleet de cellede la distanceSyène-Alexandrie
qu'Erathostène
en déduisitla circonference
approximative
de la terre.
(235à 195av.J.C.)
Érathostène
S : Syène
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