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Réaliser une chambre à brouillard au Lycée

25 / 06 / 2012

Une vidéo permettant de réaliser soi même un détecteur de particules pour mettre en évidence le rayonnement cosmique, discuter sur son origine et illustrer le phénomène de dilatation relativiste des durées.

Nom de l’auteur/groupe : Mohamed EL ABED

Courrier électronique : mohamed.el-abed@ac-creteil.fr

Établissement scolaire/académie : Lycée Suger. Saint-Denis

Date de conception : Mai 2012


Niveau : Lycée ; Terminale S

Durée : 2h

Configuration : demi groupe

Partie du programme :

  • Observer : Onde et particules. Détecteurs d’ondes et de particules.
  • Comprendre : Lois et modèles. Temps et relativité restreinte. Dilatation des durées ; preuves expérimentales.

Type d’activité : Activité expérimentale pour les élèves.


Objectif de la séance :

Réaliser soi même un détecteur de particules pour mettre en évidence le rayonnement cosmique, discuter sur son origine et illustrer le phénomène de dilatation relativiste des durées.

Compétences exigibles :

  • Extraire et exploiter des informations sur :
    • des sources de particules et leurs utilisations ;
    • un dispositif de détection.
  • Pratiquer une démarche expérimentale mettant en œuvre un capteur ou un dispositif de détection.

Compétences du préambule du cycle terminal :

  • Démarche scientifique
    • Mettre en œuvre un raisonnement.
    • Formuler des hypothèses pertinentes.
    • Confronter des hypothèses à des résultats expérimentaux.
    • Raisonner, argumenter, démontrer.
    • Développer un esprit d’initiative.
    • Elaborer une synthèse, des commentaires, une argumentation.
    • Mobiliser ses connaissances.
    • Présenter la démarche suivie, présenter les résultats obtenus.
  • Approche expérimentale
    • Suivre un protocole expérimental.
    • Schématiser.
    • Observer.

Matériel et/ou logiciel nécessaire(s) :

Gants de protection et lunettes, cuves et bacs en plexiglas, plaques métalliques, feutrine, scotch double face, acool isopropylique, carboglace en blocs.

Commentaires :

La carboglace est livrée le matin avant 13h, se conserve trois jours dans un endroit aéré et se manipule avec des gants spéciaux qui doivent être commandés en même temps qu’elle.

Descriptif de la séance :

Première partie :

  • Par groupe de trois ou quatre les élèves réalisent le dispositif conformément à un protocole écrit au tableau, s’assurent de son étanchéité, introduisent l’alcool et enfin mettent en contact la chambre avec la carboglace.
  • Ils observent et filment alors les traces produites par le passage de muons cosmiques à travers l’atmosphère sursaturée en alcool de la chambre.

Deuxième partie :

  • Les élèves sont alors invités à proposer des hypothèses sur le fonctionnement de la chambre et sur l’origine des particules dont on observe la trace.

Troisième partie :

  • Le professeur leur donne la durée de vie des muons mesurée dans un référentiel où ils sont au repos et montre par un calcul que les muons crées dans la haute atmosphère terrestre n’atteignent jamais le sol. Les élèves sont alors invités à chercher une explication à ce paradoxe.

Mode d’évaluation :

  • Evaluation formative.
  • Restitution sous forme de présentation orale illustrée par les enregistrements vidéos effectués.