Le système solaire à l`échelle

Le système solaire à l’échelle Compétences visées : Sciences : Astronomie  Savoir que la Terre, vue du Soleil, décrit une trajectoire qui est pratiquement un cercle centré sur celui-ci et que, de même, les trajectoires des planètes autour du Soleil sont assimilables à des cercles centrés sur le Soleil ;  Savoir que la Lune tourne autour de la Terre ;  Connaître le nom des planètes faisant partie du système solaire ;  Etre capable de réaliser une représentation à l’échelle : – des dimensions des planètes ; – des dimensions des orbites. Résolution de problème  Résoudre des problèmes relevant de la proportionnalité, en utilisant des raisonnements personnels appropriés (dont des problèmes relatifs, aux échelles, et aux conversions d’unités) ;  Savoir résoudre un problème de la vie courante et des problèmes de reproduction ou de construction de configurations géométriques diverses mobilisant la connaissance des figures usuelles ;  Utiliser un tableau ou la « règle de trois » dans des situations très simples de proportionnalité. Géométrie  Connaître le vocabulaire spécifique : côté, sommet, diagonale, axe de symétrie, centre, rayon, diamètre.  Savoir utiliser des instruments de géométrie : règle, compas, décamètre  Utiliser à bon escient le vocabulaire : sphère, diamètre, rayon ;  Réaliser, dans des cas simples, des agrandissements ou des réductions. Les nombres décimaux  Savoir utiliser et comparer des nombres décimaux dans une situation donnée ;  Savoir se repérer sur une droite graduée pour placer des nombres décimaux. Géographie  Utiliser une carte ou un plan pour situer un objet, anticiper ou réaliser un déplacement, évaluer une distance.

D’après une idée originale d’Alain Robert http://www.ig45.fr/Enseignants/Ecole/portail/accueil_ecole.html

Animation RAR Circonscription de Roubaix-Hem IA du Nord

Séquence d’apprentissage : Réalisation d’une maquette du système solaire à l’échelle.

PREREQUIS Pour permettre aux élèves de mieux connaî tre le système solaire, prévoir un temps de recherche documentaire pour la réalisation de cartes d’identité des planètes.

SEANCE 1 : QU’ EST-CE QU’UNE MAQUETTE DU SYSTEME SOLAIRE? C’est une représentation du système solaire en plus petit. « Qu’est-ce qu’il nous faut pour cela ? Comment peut-on faire, à votre avis, pour représenter les planètes et le Soleil? - on peut prendre des balles, - on peut prendre du papier, faire des boules et peindre avec les couleurs - on peut prendre des billes, - on peut mettre des piques pour les faire tenir. ». Collecter divers objets sphériques : des billes, des perles, les pois secs, des balles, épingles à tête…… : préparer un stock d’objets sphériques. Expliquer ce que veut dire à l’échelle. « Il faut garder les proportions : c’est-à-dire, ce qui est petit doit rester petit par rapport à ce qui est grand. » Visionnage du document « C’est pas Sorcier : Le système solaire » Travailler la prise de notes. Remplir le questionnaire associé à la vidéo.

Animation RAR Circonscription de Roubaix-Hem IA du Nord

SEANCE 2 : FABRICATION DES PLANETES , RECHERCHE SUR LA MESURE DES DIAMETRES . Matériel : une photo du soleil mesurant 32,7 cm de diamètre (cf annexe) 1ère étape : Discussion collective Rappel : la Terre est 100 fois plus petite que le Soleil. « C’est-à-dire que si l’on prend la grande règle jaune qui fait un mètre, ou 100 cm, pour faire le Soleil, la Terre 100 fois plus petite mesure… 1 cm. Vous voyez la différence de taille entre le Soleil et la Terre ! Nous allons prendre comme soleil celui affiché au tableau : Le soleil mesure ici 327 mm de diamètre. (Échelle choisie : 1/4250000000) Il faut quelque chose de 100 fois plus petit pour faire la Terre. Calculez la taille de la sphère qu’il faut choisir pour représenter la Terre ». Elle doit faire 3,2 mm de diamètre. Diamètres des autres planètes à l’échelle choisie : Mercure : 1,15 mm Vénus : 2,85 mm Terre : 3,2 mm Mars : 1,6 mm

Jupiter : 33,7 mm Saturne : 28,2 mm Uranus : 12,3 mm Neptune : 11,9 mm

2ème étape : Situation de recherche (travail en groupe) Que peut-on prendre pour représenter le Soleil, la Terre, et les autres planètes ? -

Trier les sphères collectées par taille, Trouver un moyen de mesurer le diamètre d’une sphère, Apparenter les sphères avec les planètes, Ranger les sphères choisies dans l’ordre par rapport au Soleil.

Cette étape permet aux élèves d’avoir une vision globale du système solaire et de travailler sur les ordres de grandeur. Il est difficile de trouver des objets qui aient le bon diamètre. Faire un appariement approximatif dans un premier temps.

Animation RAR Circonscription de Roubaix-Hem IA du Nord

3ème étape : Mise en commun Les planètes peuvent être associées approximativement le même diamètre : Vénus- la Terre Mercure- Mars

par

paires,

certaines

ont

Jupiter- Saturne Uranus- Neptune

4ème étape : Comment fabriquer les planètes pour que les diamètres soient respectés ? Comment fabriquer Mercure sachant que son diamètre est de 1,15 mm ? Matériel: pied à coulisse, pâte à modeler et un tableau de conversion.

Même question pour toutes les autres planètes. (Les planètes peuvent être réalisées en fonction de leur couleur réelle.)

Animation RAR Circonscription de Roubaix-Hem IA du Nord

SEANCE 3 : FABRICATION DU SOLEIL Matériel: un ballon de basket, du grillage à poule et du papier mâché. Comment fabriquer une sphère de 32,7 cm de diamètre ? Engager une discussion sur la manière dont on pourrait mesurer le diamètre d’une sphère. « On pourrait utiliser le compas du tableau ? Oui mais ce n’est pas tout à fait correcte comme mesure, Et si on mettait le ballon entre deux livres ? Ensuite on mesure la distance entre les deux livres ! …» Mesurer le diamètre du ballon choisit, et calculer ce qui manque pour arriver à un diamètre de 32,7 cm. A l’aide de couches successive de papier mâché, agrandir le ballon jusqu’à arriver au bon diamètre.

Animation RAR Circonscription de Roubaix-Hem IA du Nord

SEANCE 4 : COMMENT POSITIONNER LES PLANETES PAR RAPPORT AU SOLEIL ? Comment les placer par rapport au soleil, et les unes par rapport aux autres ? Afficher les cartes d’identités des planètes ou afficher un tableau reprenant les distances au soleil des planètes. « Peut-on utiliser les vrais distances entre les planètes ? - Non, c’est une maquette, ce sera plus petit ! - Alors il faut recalculer les distances, - Oui : il faut aussi mettre à l’échelle les distances planètes/soleil. » Lien avec une séance de mathématiques sur la règle de trois. Les élèves calculent eux-mêmes les distances à l’échelle ou le tableau peut leur être donné.

Astre

Diamètre à l’échelle

Objet choisi pour la modélisation

Distance par rapport à la précédente planète

Distance au soleil à l’échelle choisie

Soleil

327 mm

-

-

Mercure

1,15 mm

13,72 m

13,72 m

Venus

2,85 mm

25,33 m

11,61 m

Terre

3,27 mm

35,19 m

9,86 m

Mars

1,6 mm

53,48 m

18,29 m

Jupiter

33,7 mm

182,95 m

129,47 m

Saturne

28,2 mm

335,65 m

152,7 m

Uranus

12,3 mm

674,82 m

339,17 m

Neptune

11,9 mm

1057,6 m

382,78 m

1ère étape : Situation de recherche (seul ou par 2) Comment placer, à l’échelle, la première planète : Mercure ? Distance calculée : 13 m 72 Matériel disponible : Règles, décimètres, mètres, décamètres, ficelle et papier (ou bandes de papier prédécoupées) 2ème étape : Mise en commun Comparaison des résultats trouvés dans les différents groupes puis vérification en collectif à l’aide d’un décamètre. Animation RAR Circonscription de Roubaix-Hem IA du Nord

3ème étape : Les trois autres planètes Dans la cour de récréation, utiliser le décamètre pour placer les trois autres planètes (Vénus, Terre, Mars) 4ème étape : Comment placer les 4 dernières planètes ? Les 4 dernières planètes seront d’abord placées sur un plan (ville ou terrain de foot…selon les possibilités). Choisir le trajet sur lequel seront placées les planètes en essayant de les aligner au maximum. Lire l’échelle du plan et bien expliquer ce qu’elle signifie : 1cm = _______ m. Rappel sur les orbites des planètes : elles sont circulaires avec le Soleil en son centre. Ensuite prendre un point de départ pour placer le soleil (l’école par exemple), et demander aux élèves de placer les planètes par rapport au soleil en respectant les distances qui ont été calculées. Exemple de réalisation :

Animation RAR Circonscription de Roubaix-Hem IA du Nord

« On sait que 2,5cm = 500m, comment placer les dernières planètes sachant que : - Jupiter est à 182, 95 m - Saturne est à 335, 65 m - Uranus est 674, 82 m - Neptune à 1057, 6 m …du Soleil ? »

SEANCE 5 : FABRICATION D’UN HECTOMETRE Comment allons-nous faire pour placer des planètes qui sont à plus de 100 mètres du Soleil? Matériel: Une bobine de ficelle et des décamètres, des étiquettes autocollantes. « - On va utiliser le décamètre - Oui mais dans 182 mètres combien y a-t-il de décamètres ? - Il y en a 18 ! Il faudrait reporter 18 fois le décamètre !!!!! - Ca va être long ! - Savez-vous ce qu’est un Hectomètre ? - Un hectomètre, c’est 100 mètres. -…» Le Soleil sert de point de départ.

SEANCE 6 : POSITIONNEMENT DES PLANETES SUR L’HECTOMETRE Comment placer les quatre premières planètes sachant que …. -

Mercure est à 13,72 m Vénus est à 25,33 m La Terre est à 35, 19 m Mars est à 53,48 m ….du Soleil ? Animation RAR Circonscription de Roubaix-Hem IA du Nord

SEANCE 7 : MARQUAGE AU SOL DE L’ EMPLACEMENT DES PLANETES Les élèves utilisent le plan, l’hectomètre et un odomètre si possible afin de placer en réel les positions des planètes. Ils se rendent ainsi compte des distances gigantesques qui séparent les planètes les unes des autres et du Soleil.

Animation RAR Circonscription de Roubaix-Hem IA du Nord