Publié : 9 octobre 2012
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La métérologie


 


La météorologie, expériences simples


 


 


I. INTRODUCTION :


Les notions transversales sont très nombreuses sur ce thème. En étudiant la météorologie, on traite de mesures, de géographie et, bien évidemment de sciences. Pour éviter le double emploi, le présent document ne détaille que les expériences spécifiques liées au thème. Voici, néanmoins, pour mémoire les références des Fiches connaissances des Documents d’application des Programmes en relation avec la météo.



Thème


Descriptif succinct


1


Etats et changements d’état


Le thermomètre, l’eau dans la vie quotidienne, les changements d’état, trajet et transformation de l’eau dans la nature.


2


Mélanges et solutions


Le thermomètre, l’eau dans la vie quotidienne, la qualité de l’eau


3


Air


Prise de conscience de l’existence de l’air, mise en évidence de son caractère pesant


6


Besoins des végétaux


La « respiration végétale », les besoins en eau, l’évapotranspiration


16


Energie


Approche des énergies renouvelables : éolienne, marémotrice, solaire, hydro-électrique, géothermique


19


Mouvement apparent du Soleil


Durée du jour et son évolution au cours des saisons


20


Rotation de la Terre sur elle-même


Conséquences, mesures des durées


21


Système solaire et Univers


Le Soleil et la Lune (marées)


22


Manifestations de l’activité de la Terre


Volcans, séismes


 


 


II. QU’EST-CE QUE LA METEO ?


Etude scientifique des phénomènes atmosphériques et, par conséquent, la capacité à les prévoir.


Les paramètres sont au nombre de 6 :


-Etude des variations de la température.


-Analyse des précipitations : quantité, type…


-Etude de l’air en mouvement : le vent (direction, vitesse)


-Etude de la nébulosité : type de nuage, état du ciel, luminosité…


-Mesure de l’hygrométrie (humidité).


-Etude de l’ensoleillement (durée annuelle d’exposition).


 


III. EXPERIENCES POSSIBLES :


 


a) La température :


Les mesures de températures, pour un tableau météo, se font à la même heure et sous abri.


 


Utilisation de différents types de thermomètres : à alcool, électronique, de Galilée (variation de la densité des corps selon la température), médical, de bain, de cuisson, de congélation…


Des seuils de références : 
Point de solidification de l’eau liquide en eau solide ( 0°C).

Température ambiante normale de la maison (19°C)
Température normale du corps humain (37°C)
Point d’évaporation de l’eau « pure » (100°C)


 


Fabrication et étalonnage d’un thermomètre : le thermomètre utilise le principe de dilatation et de contraction de la matière. La dilatation des liquides est utilisée : thermomètre à alcool. Pour mieux percevoir ces variations de volume, il faut utiliser des objets cylindriques de faible diamètre : pailles type chalumeau, tubes capillaires. Enfin, l’utilisation d’eau colorée améliore la perception. Attention à ne pas utiliser des colorants de forte densité (sirop par exemple). En simple : pour faire un thermomètre, il faut un réservoir, une tige, un liquide (coloré) et des graduations…


 


Matériel :flacon hermétique contenant de l’eau colorée, capillaire plastique, Blue tack ou autre pour l’étanchéité, couvercle percé au diamètre du capillaire.


Etalonnage :utiliser une fiche cartonnée et l’étalonner avec un thermomètre témoin (cycle 2) ou étalonner selon des points de références précis (Cycle 3) Utiliser la proportionnalité pour fixer les graduations. Attention : la température est une grandeur intensive (comme la pression atmosphérique). Un litre d’eau à 40 °C mélangé à un litre d’eau à 20°C ne permet pas d’obtenir 2 Litres à 60°C…


 


b) Les précipitations :


Pour les enfants, les précipitations concernent « tout ce qui tombe du ciel ». Le brouillard, le givre sont des cas à étudier. En fait, par précipitations, on mesure l’eau (solide ou liquide) qui tombe du ciel.


On utilise, pour cela, un pluviomètre (entonnoir gradué en mm/m2). Les précipitations de la veille sont mesurées à 8 h. Les précipitations de neige peuvent être exprimées en cm (ou m) mais sont réajustées, après fusion en mm/m2 pour un tableau annuel. Attention, il faut limiter au maximum l’évaporation pour des relevés fiables. On peut construire des climogrammes (graphiques avec courbe de températures et précipitations mensuelles), cela permet de mieux cerner les typologies climatiques.


 


Matériel :  bouteille en plastique découpée en 2 morceaux (goulot et bas) Le bas recueille les précipitations, le goulot retourné sert d’entonnoir. On peut coller des graduations pour des mesures précises.


 


c) Le vent :


 


-La direction du vent est donnée par une girouette. Les directions sont données selon les repères cardinaux.


Matériel : ficelle, paille chalumeau ou tuteur de plante, rose des vents dessinée ou photocopiée, boussole, ruban de chantier, épingle, perles (pour éviter l’enroulement de la ficelle et du ruban et limiter la friction).


 


-La force du vent s’exprime à l’aide de 2 unités : km/h et degrés Beaufort (13 degrés basés sur des observations en mer et à terre). Pour mesurer la vitesse du vent, on peut utiliser un anémomètre à godets, à volet. On peut également fabriquer une manche à air simple en utilisant le matériel ci-dessus : il suffit de graduer un quart de cercle selon force du vent et inclinaison du ruban. Modifier, si besoin, le lest : balle de ping-pong, pâte à modeler…


 


d) La nébulosité :


Elle correspond à la description de l’ensemble des nuages visibles selon leur quantité et leur qualité (forme, couleur). A l’école, on privilégiera la quantité (ciel dégagé, couvert…). L’analyse des types de nuages est un facteur important pour les prévisions (ciel de traîne par exemple). Les cumulus et cumulonimbus sont à l’origine des précipitations.


 


-On peut utiliser un tableau de discrimination. Penser aux sites spécifiques :


Météo-France : www.meteo.fr


Météo et enseignement : www.educnet.education.fr