LE TEMPS ET SA MESURE
I.
MESURE
D’UNE DUREE :
1.1.
Notion
de temps :
L’homme
a toujours cherché à se repérer dans le temps. Mais la mesure directe n’est pas
aussi simple que celle d’une longueur par exemple.
Les
phénomènes astronomiques, réguliers et facilement observables, ont donné à
l’homme ses premiers repères dans le temps : le jour, le mois, l’année.
Plusieurs siècles plus tard, ils ont appris à
évaluer le temps en observant l’ombre d’un gnomon planté dans le sol ou grâce à
un réservoir d’eau ou de sable gradué qui se vide régulièrement.
A partir du XVIIe siècle, l’élaboration
de dispositif ingénieux et performants a permis d’accéder à des mesures de durée
de plus en plus précise.
Le temps est une grandeur
physique. Son unité légale est la seconde, symbole ‘s’.
1.2.
Les phénomènes
périodiques :vidéo
Un phénomène périodique est un phénomène qui
se reproduit identique à lui-même à intervalles de temps réguliers.
Exemples :
La période d’un phénomène périodique est le
plus petit intervalle de temps au bout duquel le phénomène se reproduit
identique à lui-même. On la note T et s’exprime en secondes (s). vidéo
La fréquence d’un phénomène périodique
correspond au nombre de fois que le phénomène se répète par seconde. On la note
f et s’exprime en Hertz (Hz). Elle est égale à l’inverse de la période :
f = 1/T vidéo
Exemples :
f = 1/1,5 Þ f = 0,67Hz
Sa période T= 1/f
T = 1/32768 Þ T = 3,052.10-5
s
II.
LES
PHENOMENES ASTRONOMIQUES PERIODIQUES :
2.1.
Jour solaire :
Le jour solaire est la durée entre deux levers consécutifs du
Soleil en un lieu donné.
Par convention : 1 jour = 24 heures = 86400
secondes
2.2.
Phases de la Lune :
Pour un observateur terrestre, la période de
rotation de la Lune autour de la Terre est de 29,5 jours.
2.3.
Saisons :
La période de rotation de la Terre autour du
Soleil est de 365,25 jours. La saison dépend de la position de la Terre par
rapport au Soleil. En hiver, à midi l’angle entre les rayons du soleil et le
zénith est important (le soleil est ‘’ bas dans le ciel ‘’), il fait
froid. Par contre ,en été, cet angle est faible il fait chaud !
III.
DISPOSITIFS
CONSTRUITS PAR L’HOMME :
3.1.
Le cadran solaire :
Lorsqu’il est placé au soleil, l’ombre d’un
piquet
parcourt régulièrement
les divisions du cadran solaire.
Remarque : un simple piquet planté dans le sol (sans
graduations) est appelé gnomon.
3.2.
Sablier, clepsydre :
Dans un sablier, la durée totale d’écoulement du sable est connue. Elle permet une mesure simple du temps. Une clepsydre est un récipient percé muni d’une graduation. L’écoulement du liquide ou du sable permet de mesurer le temps.
3.3.
Les horloges :
Il existe plusieurs
types d’horloges construites par l’homme :
·
Les horloges
mécaniques qui apparaissent dès la fin du Moyen Age : le temps est mesuré
grâce aux oscillations d’un balancier (pendule simple) dont on connaît la
période.
·
Les horloges électriques :
le temps est mesuré grâce aux oscillations d’un cristal de quartz dont
f = 32768 Hz.
·
Les
oscilloscopes : la base de temps d’un oscilloscope est un dispositif qui
permet au spot de balayer régulièrement l’écran.
·
Les horloges
informatiques : les ordinateurs contiennent un circuit électronique dont
la fréquence d’oscillations est connue.