Explorons le monde des durées

Demander aux élèves de compléter :

60 secondes = 1 minute ;

60 minutes = 1 heure ;

24 heures = 1 jour.

Faire remarquer que ce comptage n'est pas régulier et demander si il y a un rapport entre 60 et 24. Il est possible que certain·es élèves découvrent que 60 = (24 x 2 ) +1. Demander alors de décomposer 24 en 2 x 12. Le but est de leur faire découvrir que 60 = 5 x 12 et que 24 = 2 x 12.

Annoncer que ce sont les Sumériens, un peuple vivant il y a environ 4 000 ans sur le territoire de l'Irak d'aujourd'hui, qui comptait ainsi, le 12 étant alors l'équivalent de notre 10. Il comptait presque tout par douzaines.

Ajouter que si les Sumériens comptaient par douze, c'est parce que comme nous, ils avaient 10 doigts....

Demander maintenant comment on peut arriver à 60.

Réponse attendue : Il faut utiliser les 5 doigts de son autre main pour mémoriser chaque douzaine. Quand on a utilisé les 5 doigts de son autre main, on obtient bien 5 x 12 = 60.

Faire remarque que pour le jour, 2 x 12 = 24 heures signifiait que les Sumériens comptaient le temps en 12 "morceaux" pour le jour et 12 "morceaux" pour la nuit.

Les montres n'existaient pas mais les clepsydres (horloges à eau) étaient calibrée ainsi, en particuliers pour respecter les rituels religieux.

Distribuer les pages quadrillées.

Noter horizontalement en bas l'initiale de chaque mois. Eviter de mettre Janvier sur la ligne qui va porter les heures.

Noter verticalement les heures de 0 à 24h.

Faire reporter dans le tableau ainsi constitué d'abord les heures de lever du Soleil. La vérification est très facile, l'ensemble devant montrer une courbe régulière.

Faire la même chose avec les heures de coucher.

Faire éventuellement colorier en jaune la partie jour et en bleu clair la partie nuit.

Demander de chercher avec une règle graduée le moment de l'année où le jour est égal à la nuit.

Réponse attendue : les élèves vint proposer 2 dates : vers les 21-22 septembre et les 21-22 mars.

Expliquer que ces deux moments sont appelés "EQUINOXES".

Faire tracer dans le graphique une ligne sur ces 2 dates. Faire écrire sur chaque ligne le mot EQUINOXE.

Ecrire au tableau avec l'aide des élèves :

L'équinoxe est le moment de l'année où le jour est égale à la nuit. Il y a l'équinoxe de printemps et l'équinoxe d'automne.

Faire recopier les phrases de conclusion sous le graphique.

Laisser les élèves d'abord s'exprimer individuellement sur leur cahier d'expérience dans la partie hypothèses puis les interroger en collectif.

Noter au tableau les propositions. Faire éliminer par les élèves les propositions impossibles ou dangereuses (regarder directement le Soleil, observer le Soleil par rapport à un élément du paysage...).

Retenir la proposition d'observer l'ombre et de constater le moment où elle sera la plus courte, conséquence du fait que le Soleil sera le plus haut.

Faire inscrire dans le cahier d'expérience :

Hypothèse de la classe : il est midi au Soleil lorsque l'ombre est la plus petite.

Si des élèves ne sont pas convaincu·es, utiliser la lampe torche et un crayon pour que plus la lampe est haute, plus l'ombre du crayon est courte.

Repérer dans la cour un lieu régulièrement ensoleillé entre 11h et 15h.

Déterminer avec les élèves les conditions expérimentales : ce qui va produire une ombre ne change pas et doit se situer toujours au même endroit (un bâton de sport sur un socle, un élève qui se tient bien droit...) ; on relève les ombres régulièrement (idéalement tous les quarts d'heure).

Dans le cahier d'expérience, dans Expérience : rédiger le protocole expérimental avec les élèves (Nous allons mettre en place une feuille de papier dans un endroit ensoleillé de la cour, avec en son centre une figurine. Les éléments seront toujours positionnés de la même manière. Nous relèverons l'ombre de la figurine sur la feuille en indiquant l'heure.)

Dessiner un schéma.

Selon les possibilités, organiser en classe plusieurs groupes ou ne faire qu'une seule expérimentation.

Quand l'ensemble des repères a été pris (trait ou point de craie sur le sol avec l'écriture de l'heure de la montre à côté), demander de déterminer à quelle heure le Soleil a été le plus haut, c'est-à-dire à quelle heure l'ombre a été la plus courte.

Imprimer la feuille de relevé en A4 pour la distribuer aux élèves.

Faire noter aux élèves le résultat sur leur cahier d'expériences :

Interprétation : L'ombre de la figurine change en fonction de la position du Soleil dans le ciel donc en fonction de l'heure. Elle a été la plus courte à ..... Il était donc midi au Soleil.

Recommencer l'activité plusieurs jours plus tard, deux ou trois mois plus tard et faire constater que le midi solaire varie tout au long de l'année.

Remarque : Aux équinoxes, la ligne de point sera rectiligne alors qu'elle sera incurvée dans un sens ou dans l'autre le restant de l'année.

La plupart du temps, la différence entre le midi de la montre et le midi solaire ne sera pas n nombre exacte d'heures, contredisant l'expression habituelle "Nous avons 1 ou 2h d'avance ou de retard sur le Soleil." Plusieurs phénomènes sont en jeu, dont le principale est "l'équation du temps" : c'est le fait que dans sa révolution autour du Soleil, la Terre n'avance pas de manière régulière, cette irrégularité pouvant atteindre 15 min dans un sens ou dans l'autre.