Le cyanomètre
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1. cole Liotard Gen ve Photo N Kramar vagues du type Je leur dis bleu assez fonc bleu euh dont les l ves comprennent vite qu elles ne sont pas op rationnelles Puis on passe par Je donne des chiffres le bleu du milieu sera le z ro les fonc s positifs et les autres n gatifs ou Je donne des lettres en fait c est comme un code jusqu d gager un consensus Mais nous devons tous prendre le m me code pour finir le plus souvent par Les chiffres c est encore ce qu il y a de plus commode Pas pas l talonnage de l instrument de mesure aura t r invent Si l on choisit ce moment pour montrer l image de l original le plaisir suscit chez les l ves est toujours intense ils se sont vraiment appropri la d marche d labo ration de l instrument Les exp riences men es en classe indiquent que chez les l ves l approche d autres instruments de mesure s en trouve renouvel e la bo te noire que constituent ordinairement ces derniers devient plus trans parente Les choix qui ont pr valu leur laboration apparaissent plus acces sibles et la probl matique de la mesure prend v ritablement sens Deux exemples sont sur ce point significatifs Les thermom tres sont aujourd hui gradu s en degr s Celsius parfois encore en degr s Fahrenheit mais au xvii si cle encore les savants utilisaient diff rentes graduations selon2. les r gions ou les sph res d influence Ils devaient donc adjoindre une table d quivalence lorsqu ils communiquaient leurs mesures leurs coll gues Quant aux mesures de longueur utilis es aujourd hui par tous les scientifiques elles sont issues du syst me m trique d cimal instaur par les Fran ais la suite de la R volution Auparavant elles se faisaient partir de divers talons comme les toises les pieds les pouces ou les lignes Comme ces talons variaient selon les pays et m me selon les r gions cela compliquait consid rablement les discussions L utilisation persistante des mesures anglo saxonnes qui res tent usit es dans le domaine courant a jou un vilain tour la Nasa une sonde s est cras e sur Mars cause de la traduction erron e des distances et donc des vitesses d arriv e dans le syst me international d unit s On pourra fabriquer enfin selon le consensus qui se sera d gag de la classe et le choix de l enseignant un cyanom tre ressemblant soit celui de 1787 soit celui de 1788 Dans tous les cas il faudra prendre garde au fait que les bleus du ciel sont toujours plus clairs qu on ne l imagine surtout en plaine Un espace d invention propos aux l ves Les travaux men s dans les classes montrent que les r flexions et proposi tions des l ves rejoignent les volutions historiques Ainsi Horace Benedict de Saussure fit lui m me voluer son cyanom tre entre 1787 c
3. tre une mani re d entrer dans une d marche scientifique D autres grandeurs mesurables se sont r v l es plus int ressantes l usage plus op rationnelles dans les quations math matiques qui se sont impos es au xx si cle Horace Benedict de Saussure lui m me n avait pas tir de conclusion particuli re de ses mesures il souhaitait simplement les mettre au service de ceux qui voudraient ult rieurement les int grer dans leurs propres recherches La science oublie souvent sa propre histoire et la m moire de sa longue cons truction Elle ne garde que les r sultats finis ceux justement que les l ves devront assimiler dans un temps tr s court Or les chercheurs d aujourd hui et m me les plus brillants continuent de t tonner d essayer de se poser de nou velles questions cette attitude fait int gralement partie de l activit scientifique Que les l ves qui construisent l cole leur cyanom tre puissent alors prendre conscience qu leur tour et leur mesure ils ont eu une v ritable d marche scientifique avec nous l esp rons le plaisir en plus Tel est l un des objectifs recherch s dans l laboration de l instrument Bonne route tous
4. hauteur d une fine colonne d alcool color qui se dilate ou se contracte selon la temp rature Dans le cas du barom tre on utilise les variations de volume d une enceinte m tallique plus ou moins comprim e selon la pression atmosph rique le tout tant reli au mouvement d une aiguille Dans ces deux exemples on rep re quelque chose qui est invisible pour les yeux et la mesure est n cessairement indirecte En fait on mesure une dilatation une augmentation de volume etc corr l es une graduation talonn e en cons quence En outre de plus en plus d instruments de mesure reposent aujourd hui sur un traitement lectronique de donn es col lect es par des capteurs qu on pense simplement aux thermom tres lecture digitale Aborder le principe de la mesure directe avec le cyanom tre peut on le voit ouvrir une vaste mise en perspective de la probl matique et mener tr s loin avec des l ves ayant d j l habitude de construire et d utiliser d autres instru ments Mais l enseignant pourra choisir d aborder avec eux ce sujet diff rents niveaux Un proc d toujours d actualit Des dispositifs de rep rage de couleurs l il nu existent encore aujourd hui et sont utilis s par diff rents corps de m tier Ils se pr sentent comme le cyanom tre seule la gamme de couleur change dans les jaunes pour la cuisson des frites chez les restaurateurs dans les rouges pour la teneur en h moglobin
5. une suite d essais et de propositions une double interaction avec l enseignant et entre eux Une initiation la probl matique de la mesure On peut commencer par faire r fl chir la classe sur des prototypes l aide de petits papiers de diff rents bleus disposer sur un carton blanc Diff rentes questions se poseront alors Comment placer ces papiers de couleur Si l on choisit le centre il faudra vider un espace c t de chacun d eux pour que le ciel leur soit juxtapos lors de la mesure Le plus souvent apr s un certain nombre de manipulations quelques l ves ont l id e de les coller au bord ce qui vite de d couper des plages int rieures et permet une mesure directe Comment s y prendre pour que les mesures soient communicables pour une comparaison ult rieure Une mise en situation imaginaire mais r aliste parle bien aux l ves Vous tes dans des stations de ski diff rentes vous vous appelez chaque soir pour vous communiquer les observations de la journ e Comment faites vous Les r ponses commencent par des propositions Deux tapes de la fabrication du cyanom tre gauche les godets soigneusement num rot s de diff rentes nuances de bleus o chacun vien dra son tour se servir Ci dessous le cyanom tre est quasiment fabriqu l une des derni res tapes consiste reporter lisiblement les num ros en face des plages correspondantes Classe de CP de Tatiana Ducraux
6. Le cyanom tre Anne Fauche Construire un instrument de mesure La plupart des instruments de mesure sont des objets dont la fabrication requiert aussi bien des mat riaux qu un savoir faire exceptionnels pour qu ils puissent donner des r sultats significatifs Leur construction en classe peut donc tre source de frustration pour les l ves Il n en va pas de m me en ce qui concerne le cyanom tre Le mat riel n ces saire se limite des cartons blancs des papiers de diff rentes teintes de bleu de la peinture pouvant donner diff rents tons de bleu clair On peut ainsi se con centrer avec les l ves sur la probl matique de l instrument de mesure Une d marche d couvrir par soi m me Pour que la construction de l instrument soit int ressante du point de vue p dagogique il est bon de ne pas tout r v ler d embl e Ainsi il est judicieux que l enseignant ne montre pas aux l ves l image du cyanom tre et qu il ne leur donne que tr s peu de d tails pas d indications sur la disposition relative des bleus ni sur le fait qu ils soient num rot s Il suffit de les mettre en situation de bien d finir l objectif recherch et de mettre leur disposition un mat riel de base Les l ves pourront alors trouver par eux m mes une mani re optimale de fabriquer l instrument au gr des diff rents obstacles rencontr s et r solus au fur et mesure de l laboration Cela leur demandera un peu de temps et de r flexion
7. e chez les m decins dans les blancs cr me pour le ton des dents chez les dentistes L existence de toutes ces chelles nous a t signal e par des personnes tellement s duites par le cyanom tre qu elles souhaitaient lui pr senter ses cousins Elles affirment toutes que dans la pratique l il reste un instrument tr s performant pour distinguer des nuances de couleur Mesurer le bleu du ciel quoi a sert M me si la passion des l ves pour leur cyanom tre est grande dire aux copains ou aux parents qu on a fabriqu un instrument mesurer le bleu du ciel peut para tre bien d risoire Pourtant les arguments en faveur d une telle mesure abondent et il sera int ressant que l enseignant aborde dans la classe au cours de la s quence cyanom tre ou avant de la clore une discussion sur la question La prise de distance par rapport au savoir est toujours tr s fruc tueuse pour les l ves et le contexte historique nous donne ce propos des indications int ressantes D abord les habitants de Chamonix ceux l m mes qui ont men Horace Benedict de Saussure au mont Blanc taient terroris s par le bleu presque noir du ciel en altitude Mettre un num ro sur cette couleur la comparer d autres la domestiquer n tait ce pas une mani re de d samorcer la peur de modifier sa relation au monde Ne pourrait on pas aujourd hui trouver des exemples ana logues Une telle attitude permet de gra
8. elui qu il utilisa au sommet du mont Blanc comportait seize nuances de bleu num rot es du plus fonc au plus clair et 1788 col du G ant Il ne peignit plus directement sur le carton mais d coupa et colla des papiers d j peints l avance ce qui permet tait une reproduction plus fiable Il multiplia aussi les plages de bleu pour am liorer la pr cision quant la nuance mesurer les mesures de 1787 donnaient des nuances tombant entre deux II num rota par ailleurs les nuances dans le sens inverse le n 1 partant cette fois du plus clair pour des raisons qu il n a pas indiqu es Enfin il les pla a au bord d un carton rond ce qui lui vitait le d coupage int rieur auquel il avait d proc der avec le rectangle initial Les l ves sont la fois surpris et heureux d apprendre qu un scientifique pionnier dans son domaine ait pu ainsi t tonner et modifier progressivement son instrument Cela valorise leur d marche leur donne confiance en leurs propres capacit s d invention et entretient leur motivation Si l enseignant est pr t jouer le jeu offrir un espace d invention ses l ves et les laisser laborer leurs propres prototypes il ne d voilera pas trop vite la forme prise par les cyanom tres historiques ceux ci auront une valeur indicative et non pas d finitive Cela sous entend cependant que les pistes choisies soient discut es explor es et argument es Le type de cyanom tre co
9. es vingt cinq observations et exp riences qu il y effectua et devait tre associ e aux autres mesures de l air pression temp rature teneur en vapeur d eau en gaz carbonique charge lectrique attraction magn tique mais aussi intensit lumineuse transparence de lair couleur des ombres Ces pr cisions permettent d initier les l ves la n cessit de mettre en rela tion des mesures isol es lls pourront leur tour relever quotidiennement cer taines donn es m t orologiques temp rature pression atmosph rique degr hygrom trique soit l aide des instruments usuels soit partir des bulletins m t o des journaux l aide de tableaux puis de graphiques ils pourront ten ter d tablir des corr lations sur une semaine ou plus Par exemple ils remar queront peut tre que plus la temp rature monte plus le degr hygrom trique monte tandis que la pression se comporte tout autrement Cette activit pourra leur faire prendre conscience leur mesure bien s r que la m t orologie est une science complexe qui met en relation de multiples grandeurs et qu il n est pas si simple de pr voir le temps qu il va faire Rep rer une couleur en se fiant l il nu Une mesure directe La plupart des instruments de mesure font appel une mesure indirecte et exploitent un ph nom ne physique adapt ce que l on veut mesurer Par exemple le thermom tre est bas sur la variation de
10. la rep rer etc Tous ces choix peuvent largement d pendre des objectifs recherch s qu il fau dra alors pr ciser Le grand scientifique fran ais Fran ois Arago 1786 1853 reprenant l id e du cyanom tre fit voluer l instrument l aspect de son cyanom tre est bien diff rent de celui d Horace Benedict de Saussure Les plages de mesure des bleus y sont masqu es au sein d un lourd dispositif qui ressemble une lunette de vis e dont on peut mesurer l inclinaison Cela incite penser qu Arago int gra la mesure de l angle d observation l int rieur m me de l instrument L encore cette volution rejoint la proposition faite par certains l ves d adjoindre un rap porteur d angles leur cyanom tre On note au passage que comme pr c demment certaines r flexions et propositions d l ves rejoignent les volutions historiques Conna tre le contexte d utilisation une initiation un protocole scientifique La mani re d utiliser le cyanom tre pour une mesure isol e est une chose le contexte d utilisation historique en est une autre C est avec la d finition d un protocole que la mesure du bleu du ciel prend vraiment sens Le cyanom tre de 1787 avait t fabriqu par Horace Benedict de Saussure en trois exemplaires Ceux ci devaient tre utilis s simultan ment par trois personnes en haut du mont Blanc Chamonix et Gen ve La mesure qu il fit lui m me au sommet constituait l une d
11. ndir de passer du finalisme enfantin une appropriation du monde Horace Benedict de Saussure pensait que le bleu du ciel tait d aux vapeurs opaques de l air Comme elles diminuaient avec l altitude on aurait d arriver tr s haut un ciel parfaitement noir o les toiles auraient brill en plein jour On sait en fait aujourd hui que la couleur bleue du ciel est due un ph nom ne optique de diffraction de la lumi re blanche par l air qui fait que le rouge est absorb et que seul le bleu arrive nos yeux On sait aussi que les astronautes voient depuis l espace un ciel noir Les pr occupations du savant du xvii si cle ne paraissent donc pas si d cal es Horace Benedict de Saussure s int ressait un domaine qui l poque n avait jamais t explor Des l ves du coll ge Saussure Gen ve ont r cemment jou une pi ce de th tre o ils l imaginaient revenant parmi nous et partant avec enthousiasme explorer la plan te Mars la transposition tait en effet bien pertinente Aujourd hui on continue collecter quantit de donn es sur les caract risti ques de l atmosph re en haute altitude On pourrait imaginer un cyanom tre moderne Quelle forme aurait il Serait il embarqu dans un ballon sonde quip d un capteur lectronique de longueurs d ondes lumineuses reli la Terre par ondes radio et transmettant ses mesures nos ordinateurs Travailler sur le cyanom
12. nstruit pourra alors res sembler l un de ceux d Horace Benedict de Saussure mais tout aussi bien avoir une forme originale Utiliser le cyanom tre Mesurer sur le terrain le mode d emploi de l instrument Le cyanom tre est relativement simple en lui m me Mais contrairement un instrument fini sorte de bo te noire o tout a d j t pens et qui n appelle qu une lecture passive il implique de d finir le protocole relatif son utilisation son mode d emploi Or son inventeur n a donn que peu d indica tions ce sujet Il parle d observations faites au midi du soleil et il mentionne le Z nith c est dire la verticale du lieu On peut dire du cyanom tre que c est encore un prototype et cela constitue aussi une chance pour les l ves ils peuvent jubiler dans cet espace peu explor tout en entrant tout naturellement dans la proc dure li e toute mesure La rigueur est cependant de mise et elle s imposera d ailleurs tr s vite aux l ves d s lors qu ils seront mis en situation Dans la cour de l cole leur cyanom tre en main quand et o les l ves doi vent ils regarder Le bleu du ciel change selon les jours et les lieux mais aussi selon les heures et les directions d observation Alors pour faire des mesures simultan es en diff rents lieux quel moment de la journ e choisir quelle direc tion nord sud quelle hauteur d observation et comment
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