G.Lagain - Animatrice Sciences et Mathématiques. - IEN Mions

Transcription

1 Mathématiques - IEN Mions

2 Pour évaluer une durée e : L ombre d un d objet L écoulement d un d fluide La combustion d un d corps Des systèmes mécaniquesm Des systèmes électriques Des systèmes électroniques Des systèmes atomiques

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4 Le gnomon Le gnomon fut d'abord un simple bâton planté dans la terre. En mesurant la longueur de l'ombre du bâton au long de la journée, on peut étudier les mouvements apparents du soleil

5 Un gnomon a été utilisé sur la lune au cours de plusieurs missions Apollo pour orienter des instruments de mesures posés sur la surface lunaire. La mesure de son ombre permettait par comparaison à sa taille réelle de calculer des angles d'inclinaisons

6 Cadran solaire Le cadran solaire est un perfectionnement du gnomon. À la simple tige dont l'ombre sera projetée e et que l'on appelle style (ou gnomon), on a rajouté un cadran horizontal comportant des graduations. Les premiers cadrans solaires avaient la forme d un d quart (quadrant) de cercle, d oùd leur nom. Ils étaient constitués s du quadrant qui portait, au sommet des deux arêtes un fil à plomb. L'ombre la plus courte s'observe à midi le jour du solstice d'été. Malheureusement à l'intérieur des bâtiments, la nuit et quand il pleut le cadran solaire n'est d'aucune utilité!

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8 Les horloges à eau ou clepsydres Ce mot vient du latin "clespydra" clespydra" " signifiant "qui vole l'eau" Les clepsydres seraient d'origine égyptienne (environ 3000 avant notre ère). Elles servaient presque exclusivement à mesurer le temps, la nuit. Ce sont des horloges à eau. L'écoulement régulier r de l'eau permettait de mesurer le temps : la quantité d'eau qui a coulé est proportionnelle au temps passé.. De làl vient l'expression "écoulement du temps". Elles avaient néanmoins n un inconvénient nient : les impuretés s et le calcaire bouchaient l'orifice. De plus, ce système était tributaire de la température ( gel de l'eau ).

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10 Le sablier Plus récent r que la clepsydre le sablier est basé sur le même principe avec du sable à la place de l'eau La légende l raconte qu'ils ont été inventés s afin de limiter le temps de parole des orateurs trop bavards. Le sablier est peu pratique pour mesurer des longues durées car il faut le retourner souvent. Il est fiable, précis et peu coûteux ; c'est l'instrument le plus répandu r du XIVe au XVIIIe siècle. Il est utilisé essentiellement pour des durées courtes ( pour des fractions d'heures ). On l'utilise aujourd'hui pour mesurer par exemple les trois minutes nécessaires n à la cuisson d'un oeuf à la coque.

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12 Les horloges à encens Elles sont utilisées en Chine du VIe siècle avant JC jusqu'au XVIIe siècle. L'encens brûle à une vitesse fixe. Dans cette horloge à encens chinoise, la combustion lente et régulir gulière d'un bâtonnet d'encens horizontal brûlait le fil auquel était reliée e une bille. La chute sonore de celle-ci ci dans un récipient de métal m prévenait les utilisateurs de l'écoulement d'un certain laps de temps.

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14 Les horloges - bougies La bougie servant pour s'éclairer la nuit est aussi utilisée e pour connaître l'heure, à l'aide de graduations. Elles semblent avoir été inventées es pour connaître les heures de ses prières res la nuit. Une bougie était graduée e sur le côté en heures d'égales longueurs. Au fur et à mesure que la bougie brûlait, on pouvait voir combien de temps s'était écoulé. Elles sont très s imprécises et très s répandues r dans la France médim diévale.

15 Des horloges à huile Les lampes à huile furent dotées d'un réservoir r en verre gradué où le niveau de l'huile diminuant avec la combustion marquait l'heure le principe reposait sur la combustion d'une chandelle ou d'une certaine quantité d'huile contenue dans le réservoir. r

16 Les horloges Les premières res horloges mécaniques m ont été mises au point vers le XIIIe siècle avec, pour principe, la chute d'un poids actionnant les rouages. Elles ne possèdent qu'une aiguille, celle des heures.. C'est le physicien Hollandais Huyghens qui met au point la première horloge à balancier, appelée e "pendule". Bientôt, un ressort spiral est associé au pendule.

17 L'aiguille des minutes n'apparaît t qu'au XVIIe siècle. Du VIe au XIIIe siècle, la journée était divisée e en six parties égales appelées es "horae" horae" " dont la durée était variable selon la saison : la prime ( l'aube), la tierce (milieu de la matinée), la sexte (midi), la none ( le milieu de l'après-midi ), la douzième ou vêpres( la coucher du Soleil ). Fin du XIVe siècle, la plupart des villes avait abandonné les heures inégales (solaires) et adopté définitivement l'horloge mécanique m et sa division mathématique matique de la journée e en douze parties égales..a la révolution r Française aise de 1789, les montres plates de poche font leur apparition...

18 La première horloge électrique a été mise au point en 1840 par l'anglais Alexandre Bain ; la première montre électrique en 1952, le temps de trouver le moyen de miniaturiser les piles. Les horloges à quartz ont été mises au point en 1933 et les montres à quartz en En 1958 l'horloge atomique est mise au point ( la précision est de 1 seconde pour 3000 ans). Le principe est basé sur le fait qu'un atome absorbe ou émet de l'énergie à une fréquence encore plus précise que celle du quartz. L'atome retenu est le césium c Cs.

19 Définition de la seconde En 1875, le bureau des poids et mesures définit d la seconde comme la 86400e partie du jour solaire moyen. Mais la découverte d d'écarts importants dans la durée e du jour ( donnée e par la rotation de la Terre autour du Soleil ) conduit à rechercher d'autres repères res. En 1911, création du temps universel ( qui est l'heure de Greenwich à midi ), à laquelle on ajoute 12 heures de façon que le jour commence à minuit. En 1956, la seconde est définie d comme la ,9747ème partie de l'année tropique ; l'année e 1900 servant de référence. r rence. En 1967, la durée e de la seconde est rattachée e au mouvement d'un atome et non plus de la Terre. Ainsi, l'année e n'est plus de 365, jours mais de oscillations de césium c à une ou deux oscillations près s ; mais cette définition d est trop parfaite pour la Terre dont la durée e de rotation n'est pas régulir gulière. Le temps universel coordonné (TUC) permet d'ajuster le temps atomique au temps solaire. Tous les six mois, l'iers ( service international de la rotation de la terre ) peut ajouter ou retrancher une seconde au temps atomique. Depuis 1967, la seconde atomique a été définie en fonction d'une durée e de radiation atomique. Elle a été encore divisée e mais cette fois on a utilisé le système décimal. d On parle alors de dixièmes de seconde, de centièmes de seconde et de millièmes mes de seconde. Avec les gros ordinateurs, on va beaucoup plus loin en utilisant des milliardièmes mes de seconde (nanoseconde) et cela continue... puisqu'on est capable c de mesurer la durée e de certaines opérations de notre cerveau.

20 Récapitulatif :