Aristarque (première partie)

 

Première partie :

Aristarque ou la mesure du Monde.

 

« Dieu, toujours, fait de la géométrie. » Platon.

« Ce roi (Sésostris d’Egypte) partagea le sol entre tous les Egyptiens, attribuant à chacun un lot égal aux autres, carré, et c’est d’après cette répartition qu’il établit ses revenus, prescrivant qu’on payât une redevance annuelle. S’il arrivait que le fleuve (le Nil) enlevât à quelqu’un une partie de son lot […], lui, envoyait des gens pour mesurer de combien le terrain était amoindri afin qu’il fût fait […] une diminution dans le paiement de la redevance. […]. C’est ce qui donna lieu, à mon avis, à l’invention de la géométrie, que les Grecs rapportèrent dans leur pays.«  Hérodote.

« Le rapport que j’entretiens avec mon ombre est le même que celui que la pyramide entretient avec la sienne. […] A l’instant où mon ombre sera égale à ma taille, l’ombre de
la pyramide sera égale à sa hauteur. » Thales.

« Le grand livre de la nature était écrit dans la langue des droites, des cercles, la langue de la géométrie et des mathématiques. » Galilée

« D’après Euclide, le carré est un quadrilatère dont les quatre angles sont droits et les quatre côtés égaux. D’après Sophicléïde, le carré est un triangle qui a réussi ou une circonférence qui a mal tourné. » P. Dac.


Tous les documents et images nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier Aristarque partie 1).


Consigne 1 individuel par écrit (5 minutes)

Connaissez-vous ? 


– Le périmètre de la Terre (et depuis quand le connait-on) ? 

 La distance Terre – Lune. 
– La distance Terre – Soleil. 

  La distance de l’étoile la plus proche du Soleil (Proxima Centauri).


Projections

Extrait de vidéo [tour du monde.mp4] et / ou diaporama  [Eratosthène.pptx].

tour-du-monde

eratosthene


Consigne 2 groupes de 3 (20 minutes)

Utiliser le document [mesures astronomiques.pdf] : présenter sur une affiche les
calculs correspondant aux trois cas proposés
.

 mesures-astronomiques

Affichage et présentation par plusieurs groupes. Mises au point.


Consigne 3 individuel (20 minutes)

Utiliser le document [calcul aristarque.pdf] : obtenir la distance Terre – Soleil avec la donnée actuelle. Quelle donnée faut-il pour calculer le diamètre du Soleil ?

 aristarque

Animation tableau à partir de diverses propositions de calcul.


Discussion et présentation du diaporama : [distances.pptx].

galaxie

 


Documents disponibles.

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L’affaire Galilée

 

 On a peine aujourd’hui à imaginer la mutation des esprits, des méthodes et des concepts que requit cette révision totale de ce que nous pourrions appeler « notre conception du monde ». Car c’est bien de cela qu’il s’agit ; Galilée, Descartes, Newton ne se sont pas contentés de décrire le monde d’une autre façon qu’Aristote ou Plolémée : ils ont détruit un monde pour le remplacer par un autre. S. Le Strat ; »Epistémologie des sciences physiques ».

 affaire


Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier l’affaire Galilée).

 


Présentation partielle du diaporama (10 minutes)

fichier [présentation.pptx]

geo-helio


Question préalable individuel par écrit (5 minutes)

Pouvez-vous apporter une preuve des mouvements de la Terre ?


Préparation du procès en petits groupes (30 minutes)
– Constitution de 7 groupes.
– Chaque groupe reçoit un type de personnage et les documents correspondants pour préparer une argumentation et réaliser une (ou plusieurs) affiche(s). 


– En cours de travail d’autres documents (communs) sont fournis.  copernic 
– A 20 minutes chaque groupe reçoit les personnages à jouer :personnages

 G1 : Fiorenzuola (membre de la cour) + un enquêteur de l’inquisition

G2 : Grassi (membre de la cour)

G3 : Galilée (+ son avocat)

G4 : Delle Colombe (+ un assistant)

G5 : Castelli (+ la lunette)

G6 : Magini (astronome  ptoléméen) (+ un assistant témoin)

G7 : Peiresc (astronome copernicien (+ un assistant témoin)

ptolemee


Le procès(40 minutes)

Jeu de rôle.

L’enseignant participe au jeu comme membre de la cour, avec Fiorenzuola et Grassi. On procède successivement à l’interrogation de Galilée et en alternance des témoins à charge et à décharge.


Discussion et suite du diaporama [présentation.pptx] (15 minutes)

sidereus


Projection partielle du film « Galilée ou l’amour de Dieu ».

https://fr.wikipedia.org/wiki/Galil%C3%A9e_ou_l%27Amour_de_Dieu

film


Documents disponibles :

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Fiche de cours

 

Méthodologie pour le travail personnel.

Un outil : LA FICHE DE COURS

 


 

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier fiche de cours).


Durée : 2 heures

Matériel : Manuel et cours de physique-chimie ; papier affiche, feutres, scotch.

 


Commentaires.

C’est un « atelier » utilisable en grand groupe, par exemple dans le cadre de l’accompagnement personnalisé en Seconde. L’objectif est d’amener les élèves à réaliser ensuite pour eux même (éventuellement à plusieurs) des « fiches de cours » pour chaque thème abordé. 


Une analyse plus complète est disponible en téléchargement à l’adresse  DOCS (dossier fiche de cours).


Consigne 1 individuel (10 minutes)

Quels étaient les premiers thèmes traités en physique-chimie depuis la rentrée ? Ecrire vos souvenirs (thèmes puis détails du thème) et classer :

tableau1


Consigne 2 groupes de 3, phase 1 (10 minutes)

Mise en commun ; enrichissements. 


Consigne 3 groupes de 3 : phase 2 (40 minutes)

En complétant avec le cours et le manuel, en illustrant avec des exemplesréalisation d’une AFFICHE selon le plan suivant :

tableau2


Consigne 4 affichage et présentation (40 minutes)

Chaque groupe présente oralement son affiche ; questions et commentaires des autres et de l’enseignant.

  


Discussion sur le déroulement de la séance (10 minutes)

 


 Documents disponibles :

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Remerciements à P. Meirieu pour son article : Entretien avec Philippe Meirieu sur « les méthodes en pédagogie » http://www.meirieu.com/DICTIONNAIRE/entretienmethodes.pdf

 

Pixel

pixel


Objectifs.

Comprendre les images numériques élémentaires.

Mots clés.

Pixel, RGB (RVB), décimal, binaire, bit, octet (o, ko, Mo, Go, etc.), poids d’une image.

135_C


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Consigne 1 individuel (10 minutes)

Convertir en décimal le nombre binaire : 1100101

Aide : fichier [décimal binaire.pdf] (copie ci-dessous).

decimal binaire

http://www.ma-calculatrice.fr/convertir-binaire-hexadecimal.php

octet


Consigne 2 groupe de 3 (30 minutes)

Fabrication « à la main » d’un fichier bitmap élémentaireUtiliser le document [bitmap.pdf] et ouvrir le fichier [bitmap.ppm] avec XnView (ou autre logiciel de traitement d’image) ; il faut zoomer…

 

bitmap-fichier 

Aide : document [codage RGB.pdf]

codage-rgb


Consigneindividuel (20 minutes)

1. Visualiser le fichier [img2.ppm] et son code avec Wordpad (bloc-notes) : « colorier » en rouge le coin en haut à gauche de cette image en modifiant le code, enregistrer puis visualiser.

img2

2. Interpréter les données des images contenues dans le fichier[img1.pdf] ; visualiser les fichiers image [img1.ppm] et [img1r.ppm]avec XnView (ou autre) et retrouver ces données dans – édition – propriétés.

3. Comparer les données de [img1.ppm] et [img1.jpg] et interpréter.

img1-img1r


Bilan, mise au point et résumé             document [résumé.pdf]

resume


Documents disponibles :

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La couleur d’une orange (1)

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Plus généralement, tout processus de classification est immergé dans un contexte qui le dépasse, extérieur au domaine scientifique dans lequel s’opère le classement — contexte à la fois culturel et naturel. Notre vision de l’arc-en-ciel est tributaire à la fois de notre culture et de notre appareil perceptif. Cette culture (occidentale) nous a imposé les sept couleurs ; mais une vision moins mythifiée nous aurait au moins fourni une description en quatre bandes colorées. Notre vision des couleurs est essentiellement fondée sur un système trichromatique (notre rétine possède trois pigments colo­rés). Mais certains animaux, les pigeons en particulier, ont une vision des couleurs plus fine, fondée sur un système tétrachroma­tique. Nous confondons des couleurs que ces oiseaux ne confon­dent pas ; autrement dit, par rapport aux pigeons, nous sommes daltoniens ! Un Newton pigeon aurait donc proposé une vision de l’arc-en-ciel beaucoup plus subtile. Il est souvent difficile d’échap­per à l’apparente naturalité de schèmes classificatoires, et de com­prendre leur caractère fortement relatif. Au demeurant, une classification est toujours provisoire. La liste des couleurs newtoniennes le montre bien. Outre ses contingences culturelles, elle est limitée à ce que nous savons maintenant être une petite gamme de rayonnements ; en deçà du rouge, il y a l’infrarouge, au-delà du violet, il y a l’ultraviolet. Et la classification s’élargit sans fin, car au-delà de l’ultraviolet, on trouve les rayons X, au-delà des rayons X, les rayons γ, etc.     La vitesse de l’ombre, J.M. Lévy-Leblond (Les x couleurs de l’arc-en-ciel).

 

Un objet a t-il une couleur quand on ne le regarde pas ? À cette question du philosophe, le physicien répond que non seulement un objet n’a pas de couleur quand on ne le regarde pas, mais qu’il n’en a pas plus quand on le regarde. La couleur n’est pas une pellicule posée sur l’objet, c’est une sensation construite dans le cerveau de l’observateur !
De surcroît, une couleur n’est jamais isolée : elle est toujours vue dans un environnement qui en altère la perception. Les peintres savent depuis longtemps que des couleurs juxtaposées seront perçues différemment, et ils jouent des « concordances » ou « dissonances » colorées.

http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doschim/decouv/couleurs/relativite_couleurs.html


Tous les documents nécessaires et complémentaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier la couleur d’une orange (1)).

 


consigne 1 : individuel (10 minutes

Par écrit (hypothèses sous forme écrite et / ou schématisée…). Première question : pourquoi l’orange est-elle orange ? Un peu plus tard : deuxième question : un objet a-t-il une couleur quand on ne le regarde pas ?


Consigne 2 : individuel (15 minutes)

 Expérimentations  (fichier [experimentation.pdf])  : noter vos observations.  
experimentation

 

1)   Décomposition de la lumière blanche (réseau).

2)  Action d’un filtre coloré.

3)  Lumières « colorées » et couleur des objets : modifications des couleurs. 

4)   Le sirop de menthe (mélange de colorants et modification des couleurs comme précédemment).

Eventuellement : les écrans diffusants [ecrans diffusants.pdf]

ecran-diffusants


Travaux autonomes sur SIMULATIONS : groupes de deux (sur ordinateur) (90 minutes)

Utilisation du fichier [travaux.pdf] (copie ci-dessous) et des observations expérimentales pour réaliser un « mini-mémoire »

travaux


Commentaires.

Le problème principal est de préciser le vocabulaire, pour constituer le phénomène de la couleur comme un processus,  avec en particulier deux termes :

  • les lumières « colorées », reçues, absorbées ou diffusées ;
  • la couleur d’un objet perçue par l’œil (humain) qui reçoit les lumières « colorées » diffusées par l’objet.

Noter que le terme lumière « colorée » est impropre puisque la couleur est une perception résultant du système visuel de l’observateur. Les lumières et les objets n’ont pas de couleur si on ne les regarde pas !!! (Voir article « la couleur d’une orange (2))

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Documents disponibles.

Tous les documents indiqués ci-dessous sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier la couleur d’une orange (1)).

docs

docs

titres-anim


Remerciements au réalisateurs des animations :

 S. Lespinasse : http://www2.ac-lille.fr/physiquechimie/espacol/Lespinasse/presenta.htm 

A. Willm : http://www.ostralo.net/3_animations/animations_phys_optique.htm

    

A. Retière : 

retiere

C. Blérard :

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Vert (deuxième partie)

chloro-a

Dans le noir, toutes les couleurs s’accordent.  Francis Bacon.

Quand un spectateur observe un objet, la perception de la couleur se fait en trois stades ; le premier physique, à partir des propriétés optiques de l’objet, le second physiologique qui met en œuvre le fonctionnement de l’œil et le troisième psychologique au niveau du centre de la vision dans le cerveau. Si on estime souvent que la couleur ressentie par ce spectateur n’est pas accessible à la mesure, on peut cependant étudier et mieux comprendre la cause physique directe qui provient de l’interaction de la lumière avec la matière.  Jean-Claude Merlin.

Plus généralement, tout processus de classification est immergé dans un contexte qui le dépasse, extérieur au domaine scientifique dans lequel s’opère le classement — contexte à la fois culturel et naturel. Notre vision de l’arc-en-ciel est tributaire à la fois de notre culture et de notre appareil perceptif. Cette culture (occidentale) nous a imposé les sept couleurs ; mais une vision moins mythifiée nous aurait au moins fourni une description en quatre bandes colorées. Notre vision des couleurs est essentiellement fondée sur un système tri-chromatique (notre rétine possède trois pigments colorés). Mais certains animaux, les pigeons en particulier, ont une vision des couleurs plus fine, fondée sur un système tétra-chroma­tique. Nous confondons des couleurs que ces oiseaux ne confondent pas ; autrement dit, par rapport aux pigeons, nous sommes daltoniens ! Un Newton pigeon aurait donc proposé une vision de l’arc-en-ciel beaucoup plus subtile. Il est souvent difficile d’échapper à l’apparente naturalité de schèmes classificatoires, et de comprendre leur caractère fortement relatif. Au demeurant, une classification est toujours provisoire. La liste des couleurs newtoniennes le montre bien. Outre ses contingences culturelles, elle est limitée à ce que nous savons maintenant être une petite gamme de rayonnements ; en deçà du rouge, il y a l’infrarouge, au-delà du violet, il y a l’ultraviolet. Et la classification s’élargit sans fin, car au-delà de l’ultraviolet, on trouve les rayons X, au-delà des rayons X, les rayons γ, etc.        La vitesse de l’ombre, J.M. Lévy-Leblond (Les x couleurs de l’arc-en-ciel).


Tous les documents nécessaires et complémentaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier vert partie 2).

 


Objectifs.

Interprétation des mécanismes d’absorption lumineuse au niveau moléculaire.

Prolongement : la vision colorée (rétinal).

Mots clés.

Molécules, doubles liaisons carbone-carbone, conjugaison de liaisons. Mécanique quantique, niveau d’énergie, transitions électroniques, échanges d’énergie.


Consigne 1 individuel puis collectif (10 minutes)

Les pigments colorés des végétaux sont principalement les chlorophylles, caroténoïdes, anthocyanes, flavonoïdes, et mélanines.

donnees3

Le sirop de menthe commercial est coloré en vert grâce à deux colorants alimentaires : la tartrazine (E 102) et le bleu patenté (E 131).

donnees4

 

Trouver le(s) point(s) commun(s) aux molécules suivantes :

document : [molecules.pdf]

molecules

Animation tableau : reprise des propositions et discussion.

Commentaire.

Le point commun principal consiste en la présence de doubles liaisons carbone – carbone conjuguées (document : programme Premier S.pdf , et accessoirement de structures cycliques avec doubles liaisons.

 


Consigne 2 : groupe de 3 (50 minutes)

Document : [merlin.pdf].

merlin

Extraire et exploiter du document les éléments utiles pour construire une interprétation (simplifiée et vulgarisée) de l’absorbance dans le domaine de la lumière visible des pigments présents dans les végétaux vert ou le sirop de menthe commercial. Produire une affiche (ou un diaporama).


Aides disponibles :

[meca quantique 1 orbitales.ppt] 

[meca quantique 2 transitions.ppt] ;

[hybridation.ppt] ; 

[terminologie.pdf] ; [wiki.pdf].

 orbitales-h2

Présentations et discussion.


Prolongement : vision colorée

retinal

Consigne : individuel (30 minutes)

Documents disponibles : [wiki vision] et [Vision Chemistry.exe]
cis-trans-retinal
Extraire et exploiter du document les éléments utiles et formuler les nouvelles questions qui se posent sur la vision colorée.  
 vision

Documents disponibles :

Tous les documents indiqués ci-dessous sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier vert partie 2).

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Vert (première partie)

vert

Le vert, c’est la couleur de Satan, du diable, des ennemis de la chrétienté, des êtres étranges : fées, sorcières, lutins, génies des bois et des eaux. Les super-héros et les Martiens, grands et petits hommes verts de la science-fiction, s’inscrivent dans cet héritage culturel, où le vert joue le rôle de l’ailleurs, de l’étrangeté, du fantastique. Pourquoi ? Parce que c’est une couleur instable, rebelle, très difficile à fixer chimiquement. Avec le vert, le rapport entre chimique et symbolique se révèle passionnant. […] Longtemps vu comme maléfique, le vert a été revalorisé par nos sociétés contemporaines, jusqu’à incarner la liberté. On lui a donné le feu vert, et même confié une mission de taille : sauver la planète ! C’est devenu une idéologie : l’écologie – après le rouge, symbole du communisme. Plusieurs étapes historiques ont inventé le vert comme couleur médicale, sanitaire, apaisante, couleur de la nature, de l’hygiène, du bio. […]     M. Pastoureau Vert. Histoire d’une couleur.


Tous les documents nécessaires et complémentaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier vert partie 1).

 

Le dossier [demarche autonome], téléchargeable cette adresse, comporte un ensemble de documents (au choix : word ou pdf ou html) qui permettent de travailler en autonomie (individuellement ou en groupe) sur le thème Vert. Téléchargez et cliquez sur v-intro.doc ou v-intro.pdf ou v-intro.html… et suivez la flèche (pour certaines pages des liens donnent accès à des fichiers d’aide).


Objectifs.

 Lumière et matière : interprétation des processus de la couleur.  Contrairement aux conceptions usuelles du sens commun, la couleur n’est pas une propriété intrinsèque mais résulte de processus d’interaction lumière-matière. Ainsi la phrase « les feuilles des platanes sont vertes » est incomplète : il faudrait dire « les feuilles des platanes sont vertes lorsqu’elles sont éclairées en lumières blanche et observées par un œil humain… ».

Mot clés.

Lumière blanche (visible), longueur d’onde. Chromatographie. Spectrophotométrie. Absorbance, spectres d’absorption.


Problématiques.

Interpréter la couleur verte des épinards et du sirop de menthe.

Interpréter le jaunissement des feuilles vertes en automne.


Consigne préalable : individuel (10 minutes)

 Par écrit (phrases, schémas sur feuilles A4). Comment expliquez-vous la couleur verte des épinards ?

 Animation tableau : reprise des propositions et affichage de schémas, invitation à expliquer et préciser


Travaux expérimentaux. (dossier [experimentation]) en groupes de trois (60 minutes)

1.      Chromatographie d’un extrait d’épinards : [épinards.pdf]

epinards

2.      Spectre d’absorption lumineuse d’un extrait d’épinards [spectre.pdf]


spectre-epinards


Résumé des données expérimentales et compléments :

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Consigne : groupes de trois (80 minutes)

 A partir des résultats expérimentaux, présenter un diaporama (ou une affiche) comportant les éléments qui suivent.

1.    Répondre aux questions préalables suivantes :

  Indiquer dans quel domaine de longueur d’onde les pigments de l’extrait d’épinard  absorbent et comparer aux colorants utilisés dans le sirop de menthe commercial.

  Interpréter la couleur verte.

  Quelle serait la couleur des épinards éclairés avec une lumière bleue de longueur d’onde l = 430 nm ?

2.   Pourquoi la phrase « les feuilles d’épinard sont vertes » est-elle incomplète ?

3. Formulez une hypothèse permettant d’expliquer le jaunissement des feuilles en automne.

 


Présentations des résultats et discussion.


Magistral en situation : les couleurs [les couleurs.pdf]

couleurs


Le dossier [demarche autonome], téléchargeable l’adresse indiquée au début, comporte un ensemble de documents (au choix : word ou pdf ou html) qui permettent de travailler en autonomie (individuellement ou en groupe) sur le thème Vert. Téléchargez et cliquez sur v-intro.doc ou v-intro.pdf ou v-intro.html… et suivez la flèche (pour certaines pages des liens donnent accès à des fichiers d’aide.

la-couleur-verte


Documents disponibles :

Tous les documents nécessaires et complémentaires indiqués ci-dessous sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier vert partie 1).

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