Une activité originale : visite du musée du Temps à Besançon 
et de l'horloge astronomique.

Le site du musée du temps

Certaines réponses se trouvent à l’intérieur du musée ou de la cathédrale, d’autres dans des brochures distribuables à l’entrée (évidemment il n’y en a pas une par élève !, alors prêtez-vous les) et d’autres sur Internet (site de la ville de Besançon, sites personnels etc…).

1. En quelle année environ a émergé le concept de création d’un musée du temps pour rassembler à Besançon à la fois, les collections d'horlogerie (constituées par le musée des Beaux-Arts (montres, cadrans solaires, sabliers)) et les collections picturales (réunies par le musée d'Histoire (tableaux, gravures)) ?
2. Dans quel bâtiment et depuis quelle année, se trouve ce musée ?
3. Une des tours a été restaurée pour abriter un pendule célèbre. Quel est son inventeur ?
4. Actuellement, une exposition est présentée au musée. Quel est son titre et qui en est l’auteur ?

   Les collections :

5. Quels sont les 2 thèmes abordés sur les deux étages du musée du temps ?

   Au premier étage

   Historique :

6. Quel est le personnage vedette du premier étage ? Donner sa biographie succinctement
7. Jusqu’à quel siècle, pense-t-on que c’est le Soleil qui tourne autour de la Terre ?
8. Quel scientifique, présenté sous forme d’une animation sonore, a eu une vision de l’univers révolutionnaire pour l’époque ?.Donner sa biographie succinctement.
9. Quels sont les deux scientifiques qui ont travaillé sur la mesure du temps à cette époque ? Donner leurs biographies en quelques lignes.
10. Quelles sont leurs inventions respectives en rapport avec ce thème ?
11. En quelle année, Galilée prouve par l’expérience que la Terre tourne autour du soleil et non le contraire ?
12. Pour cette affirmation, Galilée sera accusé d’hérésie, il devra se rétracter tout en annonçant encore une phrase qui est restée célèbre par la suite, quelle est-elle ?
13. La maquette au plafond propose deux représentations de l’Univers de deux scientifiques du 17e siècle, lesquels ?
14. Donner la biographie (de celui qui n’a pas été encore cité jusque là) en quelques lignes.
15. La sphère astronomique, une des pièces maîtresses du musée, représente un modèle du monde que l'on voulait alors crée par un Dieu horloger. Qui en est l’auteur ?

    Expériences sur le pendule :

16. Mesurer, pour les 3 pendules de longueurs différentes, le nombre (N) d’allers-retours d’un pendule durant l’écoulement d’un sablier.

    pendule	L1	L2	L3
    N

17. Mesurer les longueurs des 3 ficelles (L1, L2 et L3, dans l’ordre croissant) (du point d’attache au milieu de la masse accrochée).

    pendule	L1	L2	L3
    L (cm)

18. Montrer que le produit N²x L est constant.

    pendule	L1	L2	L3
    N2x L

19. En déduire, grâce au résultat établi à la question précédente, les rapports entre les longueurs de ficelle (L3 / L1, L3 / L2 et L2 / L1).

    pendule	L3 / L1	L3 / L2	L2 / L1
    Valeur du rapport " calculé "

    Vérifier ces rapports grâce aux mesures effectuées à la question 17.

    pendule	L3 / L1	L3 / L2	L2 / L1
    Valeur du rapport " mesuré "

20. Mesurer, pour les 3 pendules de masses (m1, m2 et m3, par ordre croissant) différentes mais de longueurs identiques, le nombre (N) d’allers-retours d’un pendule durant l’écoulement d’un sablier.

    pendule	m1	m2	m3
    N

21. Conclure quant à l’influence du paramètre masse sur la valeur de la période du pendule.

    Expériences sur la descente du contrepoids :

22. En comparant les deux maquettes, expliquer en quoi l’ajout de la seule pièce (" fourchette " ou roue à rochet) inventée par Huyghens a révolutionné le dispositif.
23. Rapport de transmission : Lorsque deux roues crantées sont emboîtées :

• 1 roue de 6 dents fait tourner une roue de 12 dents en combien de tour ?
• 1 roue de 6 dents fait tourner une roue de 18 dents en combien de tour ?

1. Sur les panneaux explicatifs, il est écrit : " La seconde est la durée d’un aller-retour d’un pendule d’un mètre ". Une erreur s’est glissée dans cette phrase ; sachant que la longueur du pendule (L, en m) est reliée au carré de la période (T, en seconde) par la relation : L = 0,25 x T², corrigez la.

   Expériences sur le ressort-spirale :

   Vingt ans après l’invention du pendule horloger, Huyghens imagine qu’un ressort en forme de spirale s’enroulant et se déroulant de façon régulière pourrait remplacer dans les montres le balancier simple et jouer à ce moment là le rôle du pendule.

2. Mesurer la période (T, en s) du ressort-spirale présenté et en déduire la fréquence (f, en Hz).

   Expérience sur la navigation marine (deux globes bleus avec une voix off) :

3. En combien de méridiens le globe est-il partagé ?
4. Quel est l’écart angulaire entre 2 méridiens voisins ?
5. Combien de temps met la Terre pour faire un tour sur elle-même autour de l’axe des pôles ?
6. En déduire, le temps mis par la terre pour tourner de 1° autour de cet axe.
7. Comment appelle-t-on encore le méridien O ?

   Application :

8. Un navigateur quitte Amsterdam (située à 5° Est) pour se rendre au large de l’Irlande.  Lorsqu’il y arrive,  la montre hollandaise indique 13H20 alors qu’il mesure 12H00 grâce au soleil au large de l’Irlande. Calculer la durée en minutes qui sépare ces deux horaires.
9. En déduire l’angle dont a tourné la Terre autour de l’axe polaire pendant cette durée.
10. En déduire la longitude du lieu où il se trouve à cet instant.

     

    Au second étage

     

11. A quel siècle est apparue la montre ?
12. Comment s’appelle la montre la plus compliquée du monde et de quelle année date–t-elle ?
13. Combien de pièces possède-t-elle ?
14. Combien de renseignements différents donne-t-elle ?
15. A quelle énergie noble, faut-il avoir recours pour améliorer les performances d'une horlogerie mécanique dans le but acharné d’augmenter la précision de la mesure ?
16. A cette époque, quelle ville est la capitale de l'industrie horlogère française ?
17. En quelle unité, s’exprime la fréquence ?
18. A quelle puissance de 10, correspond le préfixe Giga ?
19. Quand on met les atomes d’un gaz en résonance, il y a émission de lumière dont la couleur correspond à la fréquence propre de chacun des gaz. Compléter le tableau suivant

    Élément chimique	hydrogène	rubidium	césium
    symbole
    f (Hz)
    Couleur de la lumière émise

20. Lorsqu’on tape sur le diapason possédant une caisse de résonance avec un maillet devant un microphone, on visualise grâce à un oscilloscope, la tension périodique au niveau du microphone.

• Schématiser celle-ci en précisant le nom et l’unité des grandeurs physiques portées en abscisse et en ordonnée.
• Repérer sur cette courbe une période (T) et à partir de la fréquence du son émis (indiquée sur l’oscilloscope), retrouver la valeur de T.
• Donner les valeurs des fréquences cardiaques (en battements/min) puis (en Hz) dans 4 situations :

1. Pourquoi la mesure du temps a-t-elle été utilisée pour mesurer l'espace (latitude, longitude) mais aussi le poids, la vitesse, la température, la pression ?
2. Quel élément chimique est choisi en 1967 pour redéfinir la seconde ?
3. Donner la définition d’une seconde par rapport à cet élément.
4. A sa naissance au 16e siècle, la montre était le premier objet microtechnique. Aujourd'hui, le résonateur à cristal de quartz l’a remplacé. Donner les ordres de grandeurs des dimensions de ces 2 objets.

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La fiche professeur : cor_question_temps.doc (41ko)