ALLÔ LA TERRE : LE VENT LA MESURE DU VENT Réalisation : Laurent Chevallier La Cinquième, Hachette, Tout l univers, Cité des sciences et de l industrie de La Villette, Les Films d ici, 1995 Durée : 02 min 04 s Ce documentaire aborde le thème du vent sous un angle scientifique et culturel à travers les interviews illustrées de Georges Dhonneur, spécialiste à Météo France, et de Bernard Sergent, historien-chercheur au Centre national de recherche scientifique (CNRS). Cette séquence est tirée du film Le Vent, qui se décompose en trois parties distinctes. Cette séquence, La mesure du vent, est consacrée à la présentation d instruments de mesure du vent de différentes époques : anémomètre à plaque, anémomètre à coupelle, cerf-volant, etc. Sont ainsi introduites les notions de provenance et de force du vent. Georges Dhonneur insiste aussi sur la difficulté d en effectuer la mesure. Les autres séquences abordent L origine des vents, et Le vent dans la mythologie grecque (cf. ces séquences).
DISCIPLINES, CLASSES ET PROGRAMMES Physique-chimie, 5 e : Thème de convergence : la météorologie. Chimie, 4 e : De l air qui nous entoure à la molécule. Physique, 3 e, 2 de : Mouvements et forces. Physique, T le S: Évolution temporelle des systèmes mécaniques. OBJECTIFS DU FILM Expliquer l origine et le mécanisme d un vent. Expliquer les vents à l échelle planétaire. Montrer le rôle du vent sur le climat et la vie sur Terre. Présenter le vent dans la mythologie grecque. Expliquer les notions de provenance et de force du vent. Présenter la mesure du vent et expliquer la difficulté d effectuer cette mesure. REPRÉSENTATIONS PRÉALABLES À PRENDRE EN COMPTE Notre planète a une atmosphère, retenue par la pesanteur, qui l entoure et qui est en mouvement. La Terre est en rotation sur elle-même selon un axe passant par ses pôles. Elle fait un tour en vingt-quatre heures. VOCABULAIRE REQUIS Vitesse, régions équatoriales, pôles, latitude, évaporation, directions de la rose des vents : nord, sud, ouest et est. VOCABULAIRE À EXPLIQUER Brise de terre, brise de mer, densité de l air (différence de densité de l air chaud et de l air froid), cellule de convection, anticyclone, force du vent. PRINCIPAUX THÈMES ABORDÉS L origine, les mécanismes, la mesure et l importance du vent sur notre planète. 2
DÉCOUPAGE DU FILM 00min 00s: Georges Dhonneur parle de l histoire de la mesure du vent. Il présente divers instruments en expliquant les notions de provenance et de force du vent. 01min 23s: Il insiste sur la difficulté de mesurer le vent. Les mesures sont sérieuses seulement depuis le XIX e siècle. Aujourd hui encore, il existe toujours des difficultés pour calculer la vitesse du vent (par exemple dans les tornades). 3
SUGGESTIONS D EXPLOITATION PÉDAGOGIQUE Généralités Avant de visionner la vidéo, il est intéressant de commencer par un questionnement oral des élèves de la classe pour faire émerger leurs idées préconçues sur le thème du vent. Voici quelques exemples de questions qui peuvent être envisagées : y a-t-il «quelque chose» qui entoure notre planète? Dans quel état physique? Comment est «fabriqué» le vent? Connaissez-vous des noms de vent en France? Dans le monde? À quoi sert le vent? Connaissez-vous la mythologie grecque? Quel est le mythe dans lequel le vent joue un rôle? Comment mesure-t-on le vent? D après vous, peut-on mesurer tous les vents? Une fois cette phase de discussion terminée, le visionnage de la séquence vidéo peut intervenir. La mesure du vent Cette partie doit être visualisée en une seule fois. Relever si la direction du vent correspond à celle d où il vient ou à celle vers où il va. On pourra prévoir des cartes et des girouettes pour réaliser un travail sur cette notion. Répertorier les différents instruments de mesure du vent évoqués et noter leur principe de fonctionnement. Dans la continuité, une recherche plus approfondie sur ces instruments de mesure du vent et sur d autres, non cités ou concernant des paramètres météorologiques tels l humidité, la pression, la température, peut-être demandée en vue d un exposé. Il est même possible d élargir le propos sur l échelle de mesure des vents (échelle de Beaufort, nœuds, etc.). Pour expliquer l anémomètre à coupelle, reprendre l analogie de Georges Dhonneur avec une dynamo reliée à une ampoule et un ampèremètre (mais uniquement si cet appareil a déjà été vu en classe de 4 e ). Pression atmosphérique À partir de la 4 e, faire réfléchir les élèves sur ce qui, dans le vent, permet d exercer une force afin de les amener à découvrir la notion de molécules exerçant une pression sur une paroi. Les molécules d un mélange de gaz sont donc en mouvement; elles provoquent des chocs contre les parois qu elles rencontrent : c est vrai pour les appareils, mais aussi pour nous! Cela permet d introduire ou de réinvestir la notion de pression atmosphérique. 4
Les appareils de mesure Au niveau du lycée, voire en fin de 3 e, il est envisageable d entrer plus en détail dans le fonctionnement des appareils de mesure du vent, avec la force exercée par le vent et le mouvement qu elle cause sur les appareils et avec la «réponse» qu elle engendre. Fournir des schémas de différents appareils (anémomètre à plaque, anémomètre à coupelles, cerf-volant avec ressort) avec une rose des vents figurée et demander la représentation vectorielle de la force d un vent d est ou d ouest en insistant sur le point d application, sur la direction, sur le sens et même sur la norme (mettre en place une échelle avec des nœuds). Par la suite, passer à la description et à la représentation de la trajectoire de l objet (circulaire, translation rectiligne, etc.) et à la vitesse des appareils de mesure (vitesse constante ou variable), et pour finir, qualifier le type de mouvement. Enfin, s intéresser à la «réponse», c est-à-dire à la mesure réelle de la force du vent : réponse électrique pour l anémomètre à coupelles, comparaison avec une dynamo dont la rotation de l aimant autour d une bobine induit un courant d une intensité dépendant de la vitesse de rotation de l aimant ; réponse mécanique pour le cerf-volant, comparaison avec un dynamomètre dont l étirement du ressort devant une plaque graduée indique la force du vent. Remarque : il est possible de faire des changements de référentiel. Uniquement pour les élèves de T le S, concernant l application dans la vie courante des lois de Newton, expliquer les mouvements des appareils de mesure du vent avec leur mise en mouvement, leur variation de mouvement, et tracer les vecteurs vitesse, force, etc. LIVRET RÉDIGÉ PAR JULIEN NADEAU SCÉRÉN-CNDP, 2006