Des outils et des unités pour mesurer le temps (correction)

Seconde – Sciences Physiques et Chimiques
2ème Partie : La pratique du sport – Chapitre 7
Activité 6
Correction
Des outils et des unités pour mesurer le temps (correction)
Pistes de réflexion
1. Classer chronologiquement les 6 instruments de mesure, en effectuant éventuellement des
recherches sur internet.
 Clepsydre (Egypte, –3000)
 Sablier (VIIIème siècle ? Chinois ?)
 Cadran solaire (–3000, Chaldéens ou égyptiens pour le gnomon ; Anaximandre de
Clazomènes ? Egyptiens ? Chinois ? le plus ancien connu : –1500)
 Horloge à balancier (1657 – auparavant, horloges à foliot)
 Bougie (milieu du XIXème siècle)
 Horloge atomique (1947)
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2. Lequel de ces dispositifs utilise un phénomène périodique naturel directement utilisable ?
Le cadran solaire et son ancêtre, le gnomon, utilisent directement le mouvement diurne du Soleil
dans le ciel.
3. Quels sont ceux qui, parmi eux, ne peuvent mesurer que des durées ?
Clepsydre, sablier et bougie ne permettent de mesurer que des durées, c’est-à-dire des intervalles de
temps, et non des dates (contrairement aux autres instruments).
4. a. Parmi les unités proposées, quelle est celle utilisée dans le Système International ?
La seconde est l’unité de temps du Système International ; son nom vient du latin minutum secundum,
« partie menue résultant de la seconde division [de l’heure ou du degré], la minute en étant la
première.
b. Convertir les unités restantes dans cette unité.
 1 j = 24  60  60 = 86 400 s
 1 h = 60  60 = 3 600 s
 1 min = 60 s
 1 ms = 0,001 s = 1.10–3 s
5. a. Associer à chaque instrument l’unité de temps qu’il est capable de mesurer.
 Clepsydre : la seconde, la minute, l’heure
 Sablier : la seconde, la minute, l’heure
 Cadran solaire : l’heure, le jour
 Bougie : la minute, l’heure
 Horloge à balancier : la seconde, la minute, l’heure
 Horloge atomique : la milliseconde
b. Quel est l’instrument qui présente la plus grande précision ?
L’horloge atomique est de très loin l’instrument le plus précis. C’est à partir de cet appareil qu’est
d’ailleurs aujourd’hui définie la seconde. Il faut près de 63 millions d’années pour que la dernière
génération de ces horloges se décale d’une seconde… !
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Correction
Après une activité sportive, on mesure la fréquence cardiaque de récupération. Elle peut renseigner
sur l’état de santé ou la forme d’un sportif, amateur comme professionnel. On compare alors la
fréquence cardiaque maximale pendant l’effort et celle mesurée après 2 à 5 minutes de repos. La
fréquence cardiaque est mesurée par le pouls sur une durée d’une minute.
Comment mesurer son pouls si l’on ne dispose pas de chronographe ?
Vous disposez du matériel ci-contre.
Comment mesurer la période T de manière précise ?
Pour utiliser facilement ce pendule, quelle doit être sa
période ?
Quels paramètres peut-on changer pour modifier la
valeur de T ?
Tester le dispositif.
Le pendule fabriqué a une longueur L (mesurée entre l’accroche et le milieu de la masse marquée),
une masse m et est lancé (fil tendu) depuis une certaine hauteur. L’idée est de regarder l’influence de
chacun de ces paramètres sur la période du pendule.
Avant cela, une mise au point sur la mesure de la période T :
 Pour plus de précision, on mesure la durée t de N périodes, et on réalise la moyenne T =
t/N.
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Correction
La période est la durée d’un aller-retour du pendule, repérée par le passage et l’alignement du
fil par la verticale.
Ensuite, l’étude de l’influence d’un paramètre se fait à tout autre paramètre fixe.
Par exemple, pour une longueur L donnée et en essayant de lâcher le pendule d’une hauteur toujours
identique, on constate que la masse n’a pas d’influence sur la période.
En revanche, la période du pendule dépend de sa longueur ; cette dépendance n’est pas une simple
relation de proportionnalité.
Ce graphe permet de lire qu’à une période d’une seconde correspond un pendule de 50 cm de long ;
avec un pendule de 25 cm, donc, on a un objet dont l’aller bat la seconde…
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