Simulation vidéo des phases de la lune
classe de 4ème
Stéphanie Heyberger, professeur de sciences physiques et chimiques au collège
Giacometti, Paris 14e
Référence : article de Bernard Prulhiere
; Bulletin de l'Union des Physiciens ; N° 766, vol.88 Juil.-Août - Sept ;
page 1207
1) Objectif de l'expérience
Simuler les phases de la lune afin que l'élève de 4éme
puisse se situer par rapport aux trois astres et comprendre la forme de la lune
observée.
2) Partie du programme concernée
- Thème : la lumière
- Chapitre : structure du système solaire - phases de la lune
3) Pré requis
- Modèle du rayon lumineux
- Propagation de la lumière
- Ombres : ombres portée et propre, pénombre
4) Problèmes généralement rencontrés
par les élèves
- Les élèves ne se rendent pas compte que seule une moitié
de lune est toujours éclairée par le soleil
- Imaginer la situation (lune-terre-soleil) est une gymnastique difficile
pour les élèves
5) Matériel utilisé
- Une caméra pouvant pivoter autour de son pied
- Une télé retransmettant l'image filmée par la caméra
- Une boule blanche (Ø 5 à 10 cm) fixée sur une tige
(bois, métal ... de "H40 cm), le tout accroché à
la caméra (cf. schéma)
- Un projecteur de diapositive ou un rétroprojecteur éclairant
l'ensemble " caméra + boule " dans sa rotation
6) Mise en situation et visualisation à l'écran
- Le Soleil est représenté par le rétroprojecteur
- La Terre est représentée par le pied de la caméra
et la caméra symbolise l'œil d'un observateur terrestre (on fait abstraction
du fait que la terre tourne autour du soleil et autour d'elle-même)
qui regarde vers la lune
- La Lune est représentée par la boule blanche
Régler le zoom de la caméra afin que la boule blanche soit au
milieu de l'écran de télé.
Faire l'obscurité dans la salle.
Par quarts de tour successifs, l'élève peut voir sur l'écran
de télé ce qu'un observateur tourné vers la Lune voit depuis
la Terre : les 8 phases classiques de la Lune (un tour complet de la caméra
sur elle-même suffit).
Il peut également se rendre compte des positions des trois astres les
uns par rapport aux autres au cours des différentes phases de la Lune.
7) Inconvénients et limites de cette méthode
- Les élèves, fascinés par la télévision,
peuvent ne pas faire le lien entre la situation exposée et l'image
vue sur l'écran
- Afin d'éviter les confusions, bien expliquer la situation :
- Ne pas oublier que la Terre tourne autour du Soleil en 365 jours, fait que
l'on néglige pendant la durée de l'expérience (29,5 jours)
- Ne pas oublier que la Terre tourne sur elle-même en 1 jour mais que
la rotation de la caméra simule la rotation de la Lune autour de la
Terre, l'observateur (objectif de la caméra) étant toujours
placé face à la lune
- Ne pas oublier que la Lune tourne aussi sur elle-même : on peut
le montrer en faisant tourner la lune sur un axe perpendiculaire à
la tige de fixation
8) Avantages de cette manipulation
- Depuis leur place, les élèves peuvent voir l'ombre propre
de la lune pour chaque phase ainsi que les positions relatives des 3 astres
en 3 dimensions
- La caméra permet à l'élève de se mettre à
la place d'un observateur terrestre qui regarde toujours vers la lune
9) Exploitation possible en classe
- Avant cette expérience, on peut faire étudier un calendrier
pour observer les formes de la lune et la fréquence à laquelle
elles apparaissent, puis introduire le terme de lunaison
- On peut distribuer un document support, puis faire un tableau que les élèves
complètent après l'expérience
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Aspect de la Lune
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Nom de la phase de la Lune
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Position de la Lune/Terre
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Repère dans le temps
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Nouvelle Lune
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1
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1er jour
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Premier croissant
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2
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Premier quartier
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3
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~ 7ème jour
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Lune gibbeuse croissante
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4
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Pleine Lune
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5
|
~ 15ème jour
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Lune gibbeuse décroissante
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6
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Dernier quartier
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7
|
~ 22ème jour
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Dernier croissant
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8
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- De la même manière que pour les phases de la Lune, on peut
expliquer les éclipses de Lune en mettant le projecteur, la caméra
et la boule blanche dans le même plan
