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Lumière et ombre

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Cycle 3
Durée
6h

Type de ressources

Séquence d'activités

Type d'activité

Au sein d’une séquence

Auteur(s)

Jean-louis Alayrac
François Lusignan
Marie Alayrac
Pierre Fleury
Gilles Brunot
Clémentine Broutin

Thème(s) Scientifique(s)

Lumière, ombres
Lumière, ombres et couleurs
Energie
Mathématiques

Thème(s) pédagogique(s)

Sciences et langage
Démarche d'investigation

Crédits

CC BY-NC-SA 4.0 International

Mots clés

lumière
luminosité
mathématiques
Théorème de Thalès
soleil
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"Comment mesurer la hauteur d'un édifice en utilisant la taille de l'ombre comme l'a fait Thalès pour la pyramide de Khéops ?"

Dans ce module, les élèves trouvent une solution graphiquement, en traçant des rayons lumineux. Ce mode de résolution permet de s'interroger sur la manière dont se forme une ombre et comment elle varie. Le lien avec la géométrie est très important : en effet la propagation de la lumière est rectiligne et les rayons du Soleil sont parallèles. Dans le cadre du module l’approximation est de rigueur, mais en mathématiques une construction maîtrisée est intéressante.

Ce travail sur la lumière et l'ombre est préparatoire au travail d'astronomie sur mouvement apparent : rotation de la Terre sur elle-même, et les phases de la Lune (ombre propre) et les éclipses (ombre portée). Autre aspect intéressant, ce mode de résolution graphique peut fonctionner toute l'année (contrairement à la "méthode" Thalès) et les élèves mettent au point une stratégie qui peut déboucher sur un travail de production d'écrit.

• 7 lampes

• 7 écrans

• 14 crochets

• 14 objets de 8 cm

• 14 objets de 4 cm

• 14 réglets

• 1 pelote de ficelle

• 7 Mètres de 2 mètres par exemple

• 1 décamètre

• 1 bâton de 50 cm

• 1 bâton d'un mètre

• 7 morceaux de baguette de bois (base 1cmx1cm - hauteur 5cm)

• Comprendre les conditions de formation d'une ombre portée (source - objet opaque - support)

• Comprendre quels sont les facteurs qui font varier la taille de l'ombre : position de la source, de l'objet et du support.

• Savoir tracer des rayons lumineux (source ponctuelle ou Soleil) et repérer que la lumière se propage en ligne droite.

• Lorsqu'un objet opaque est éclairé : - savoir repérer son ombre propre (partie non éclairée de l'objet) - savoir repérer l'ombre portée (qui se dessine sur un support)

• Dans le cas d'un objet opaque éclairé par une source lumineuse, être capable de déterminer dans quelles positions l'observateur peut voir (totalement ou partiellement ) la source qui l'éclaire.