Qu’est-ce que le temps ?

Construire un sablier pour comprendre le temps et sa mesure.

Description succincte

Au cours de cette activité, les élèves discuteront la notion de temps et la manière dont on peut le mesurer. Ils fabriqueront un sablier et testeront sa fiabilité. Cette activité permet aux élèves de mieux comprendre le temps et les instruments qui le mesurent.

Objectifs

L’objectif de cette activité est que les élèves comprennent la notion de temps et la manière dont on peut le mesurer.

Objectifs pédagogiques

À l’issue de cette activité, les élèves pourront :

  • nommer les instruments permettant de mesurer le temps
  • donner les différentes unités de mesure du temps
  • imaginer et réaliser un instrument permettant de mesurer le temps, et discuter ses limites

Évaluation

  • Demandez aux élèves de remplir la fiche d’activités ci-jointe. Vérifiez les sabliers qu’ils ont imaginés.
  • À la fin de l’activité, demandez aux élèves si, à leur avis, il est important de pouvoir mesurer le temps de manière fiable. Si oui, pourquoi ?
  • Demandez aux élèves de nommer toutes les unités de temps qu’ils connaissent, ainsi que les instruments qui nous permettent de mesurer le passage du temps.
  • À la fin des expériences de mesure du temps, demandez aux élèves de donner les avantages et inconvénients du sablier.

Matériel

Pour un sablier par groupe de deux élèves :

  • Deux petites bouteilles, légères et de la même taille
  • Un chronomètre
  • Un bout de carton légèrement plus grand que le goulot de la bouteille
  • Une paire de ciseaux
  • Du ruban adhésif
  • Du sable (assez pour remplir une bouteille) Pour chaque élève :
  • Une fiche d’activités imprimée
  • Un crayon à papier

Informations complémentaires

Le concept de temps nous permet de classer les événements : appartiennent-ils au passé, au présent ou au futur ? Le temps est également un intervalle entre deux événements donnés. Beaucoup d’instruments ont été inventés pour mesurer le temps ; le cadran solaire, qui permet de suivre le mouvement du soleil, était l’un des premiers. Dans cette activité, nous nous concentrerons sur un autre instrument : le sablier, qui mesure des intervalles de temps. Il est composé de deux compartiments (souvent des bulbes de verre) reliés par un tube plus étroit qui permet au sable, ou à une autre matière, de passer du compartiment supérieur au compartiment inférieur à vitesse constante, c’est-à-dire dans un temps donné. Le sablier tire parti de la gravité qui attire le sable vers le bas. De nos jours, nous pouvons utiliser un chronomètre pour mesurer la durée écoulée entre son déclenchement et son arrêt.

Description complète de l’activité

Preparation

Pour réaliser un sablier, vous aurez besoin de sable parfaitement sec et de bouteilles sèches et transparentes. Assurez-vous que les goulots soient de la même circonférence. Disposez les éléments nécessaires à la réalisation du sablier (bouteilles, crayons à papier, morceaux de carton, ciseaux, ruban adhésif et sable) près du tableau.

Activité 1 : Combien de temps dure une minute ?

Step 1:

Posez aux élèves les questions suivantes : qu’est-ce que le temps ? Pouvez-vous dire l’heure qu’il est sans vous être mis d’accord sur certaines choses au préalable ?

Step 2:

Répartissez les élèves par groupes de deux. Expliquez-leur qu’ils vont voir combien de temps dure une minute. Donnez un chronomètre à un.e des deux élèves ; il ou elle devra annoncer quand le chronomètre sera lancé. Quand le/la second.e élève pensera qu’une minute s’est écoulée, il ou elle fera un signal et le/la premier.ère arrêtera le chronomètre. Quel temps affiche-t-il ?

Step 3:

Annoncez que les élèves vont chercher un moyen de savoir plus précisément quand une minute se sera écoulée, puis recommencez cette expérience. Ils peuvent compter les secondes ou tracer des lignes, par exemple. Encouragez-les à tester leurs hypothèses, puis demandez-leur si cela a fonctionné. Leur estimation est-elle plus précise que la première ? Qu’ont-ils utilisé pour s’aider ?

Step 4:

Les élèves font le premier exercice de la fiche d’activités.

Step 5:

Demandez-leur pourquoi, à leur avis, il est important de savoir combien de temps s’est écoulé. Pourquoi faut-il se mettre d’accord sur une définition du temps ? Tirez-en la conclusion qu’il est important que tout le monde ait la même définition du temps, car cela permet par exemple d’arriver à l’heure à un rendez-vous.

Step 6:

Posez la question suivante : quels moyens connaissez-vous pour mesurer le temps ? Si nécessaire, ajoutez les technologies suivantes à leurs suggestions : un chronomètre, la position du soleil, un sablier (minuteur).

Activité 2 : Fabrique ton propre sablier

Step 1:

Expliquez qu’un sablier fonctionne grâce à la gravité, qui attire les objets vers le centre de la Terre et tire donc le sable vers le bas. Dans le cas d’une courte distance, comme l’intérieur d’un sablier, ce phénomène se passe à vitesse constante. Par conséquent, un sablier est un instrument de mesure du temps fiable. Bon à savoir : il y a très longtemps, les marins utilisaient un sablier pour sonner la cloche du navire toutes les heures et toutes les demi-heures. Les médecins se servaient d’un sablier de 15 secondes pour prendre le pouls de leurs patients.

Step 2:

Répartissez les élèves par groupes de deux. Ils étudient le matériel disposé à côté du tableau et décident d’un protocole pour fabriquer leur sablier. Donnez un crayon à papier par groupe et aidez-les en leur posant quelques questions : à quoi ressemble un sablier ? Qu’est-ce qu’il y a à l’intérieur ? Comment cette matière peut-elle « couler » ? Les élèves remplissent le deuxième exercice de la fiche d’activités jusqu’à l’étape 5.

Step 3:

Voici un exemple de protocole pour fabriquer un sablier. Découpez un disque de carton de la taille d’un goulot de bouteille. Percez un petit trou dans ce disque, puis versez un peu de sable dans une bouteille. Déposez le carton sur le goulot et placez la seconde bouteille tête en bas sur la première. Collez-les l’une à l’autre avec du ruban adhésif. Pour que votre sablier soit stable, assurez-vous d’utiliser deux bouteilles légères.

Step 4:

Observez les dessins qui expliquent les hypothèses des élèves. Pourraient-elles fonctionner ? Demandez aux élèves combien de sable ils prévoient d’utiliser, quel sera le diamètre du trou dans leur disque de carton et comment ils vont fixer les deux bouteilles ensemble. N.B. : Plus le trou dans le carton sera large, plus le sable coulera vite. Plus il y a de sable dans la bouteille, plus il prendra de temps à passer d’un compartiment du sablier à l‘autre. Cette expérience ne fonctionnera que si les bouteilles et le sable sont parfaitement secs.

Step 5:

Lorsque les élèves ont réalisé un schéma satisfaisant de leur idée, ils peuvent commencer leur sablier.

Step 6:

Les élèves testent leurs sabliers pour vérifier s’ils fonctionnent correctement. La fiche d’activités contient quelques conseils pour améliorer leurs idées. Ensuite, ils remplissent l’étape 5 du deuxième exercice de la fiche. Chaque sablier prendra plus ou moins longtemps à se vider ; expliquez que cela dépend du diamètre du trou et de la quantité de sable.

Activité 3 : Utilise ton sablier

Step 1:

Amenez les élèves dans la cour de récréation et encouragez-les à utiliser leurs sabliers pour se chronométrer pendant qu’ils courent une certaine distance. Marquez la ligne de départ et la ligne d’arrivée. Un élève par groupe se prépare à courir, pendant que l’autre attend le signal du départ pour retourner leur sablier.

Step 2:

En combien de temps l’élève a-t-il/elle atteint la ligne d’arrivée ? Le sablier a-t-il permis de chronométrer la course ? Y avait-il assez de sable ? Demandez aux élèves d’échanger de place et recommencez cet exercice.

Step 3:

Retournez en classe pour que les élèves puissent faire le troisième exercice de la fiche d’activités.

Step 4:

Discutez de leurs réponses aux exercices. Concluez-en qu’il est difficile de mesurer précisément un intervalle de temps en utilisant un sablier ; en effet, s’il n’est pas complètement vide on ne peut que deviner combien de temps s’est écoulé.

Programme scolaire

Space Awareness curricula topics (EU and South Africa)

Navigation through the ages, basic concepts of time, instruments

FR: Cycle 2, Mathématiques - Comparer, estimer, mesurer des durées.

Cycle 2, Questionner le monde - Comparer, estimer, mesurer des durées. Utiliser un sablier, des horloges et des montres à aiguilles et à affichage digital, un chronomètre .

Conclusion

À l’issue de cette activité, les élèves auront compris pourquoi il fait jour et pourquoi il fait nuit, ainsi que la notion d’intervalle de temps. Ils connaîtront les différentes unités de temps et sauront quels instruments peuvent servir à le mesurer. Enfin, ils se seront rendu compte qu’il est difficile de chiffrer le temps sans instrument, et auront réalisé et testé un sablier pour tenter de mesurer un intervalle.

Rendez-vous sur http://astroedu.iau.org/a/1606 pour des ressources supplémentaires et des options de téléchargement pour cette activité. This resource was translated in French by Alain Doressoundiram.

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Matière au programme
basic concepts of time, instruments
Une grande idée de la science
Mots clés
Time, hourglass
Tranche d’âge
6 - 10
Niveau d’études
Primary School, Informal
Durée
1h
Taille du groupe
Group
Supervisé par rapport à la sécurité
Unsupervised
Dépense
Average (5 - 25 EUR)
Lieu
Indoors (small, e.g. classroom)
Compétences de base
Asking questions, Developing and using models, Planning and carrying out investigations
Type d’activité d’apprentissage
Full enquiry
Auteur de l’activité
NEMO Science Museum, ESERO NL / ESA
Lien vers l’activité d’origine
Répertoires
Ressources apparentées