ENSEIGNER
dimanche 19 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME:  Diagnostic médical
  -  Seconde (Seconde (prog. 2010) )  -  Physique/Chimie

Activité 2: Les significations des mots fréquence et période

 
Objectif : Bien distinguer les différentes significations des mots fréquence et période selon le contexte d'usage ; donner du sens à ces mots en sciences et connaitre les différentes unités utilisées.
Les caractéristiques principales de la ligne de tramway T1 de Lyon sont les suivantes :
Nombre de stations : 23
Longueur du tracé : 9,4 km
Fréquence en heure de pointe :   3 min 30 (entre Charpennes et IUT Feyssine)
7 min (entre Montrochet et Charpennes)
Amplitude : 05h00 - 00h40
Pour les informations similaires concernant la période de vacances scolaires, merci de consulter www.tcl.fr

1. Expliquer à l'aide d'une phrase ce que signifie pour les usagers "La fréquence du tramway est de 3 min 30".
2. Rappeler l'unité que vous connaissez pour la fréquence cardiaque. Expliquer en conséquence pourquoi la grandeur fréquence du tramway (sens 1 du mot fréquence) n'est pas du tout de même nature que la grandeur fréquence cardiaque (sens 2 du mot fréquence).
3. Proposer également une autre unité, pas encore évoquée, que vous connaissez pour la grandeur fréquence en général.
4. Pour chacune des phrases ci-dessous, indiquez dans la colonne de droite si le mot fréquence est utilisé au sens 1 ou au sens 2 de la question 2.  
Des millions de petits tremblements de terre (trop petits pour être ressentis) se produisent chaque année, alors que la fréquence des tremblements de terre principaux est, en moyenne, d'environ une fois par an.  
La fréquence des tremblements de terre en France est de 6 mois en moyenne.  
A l'échelle mondiale, il y a de plus en plus de cyclones, donc leur fréquence est de plus en plus grande. 
La fréquence des jeux olympiques, comme de la coupe du monde de football, est de 4 ans.  
Entre 1995 et 2005, la fréquence des processeurs des ordinateurs a été en moyenne multipliée par 10. 
La fréquence de vaccination est grande au début de la vie puis beaucoup plus faible ensuite (un tous les 10 ans pour les rappels courants).  

5. Reformulez du point de vue de la physique (sens 2) l'information donnée au début de l'activité concernant la fréquence du tramway en heure de pointe en complétant les phrases suivantes :
Entre Charpennes et IUT Feyssine, la fréquence est d'environ………….
Entre Montrochet et Charpennes, la fréquence est d'environ…………

En physique, la fréquence est une grandeur physique définie très précisément. Lire le modèle.
6. Calculer la valeur de la fréquence correspondante en hertz. Après avoir fait ce calcul, expliquer pourquoi le hertz est une unité très mal adaptée pour ce cas.
7. Expliquer pourquoi le mot période du document initial n'a pas le même sens que le mot période défini dans le modèle.
8. Quelle est la période, au sens du modèle, du phénomène "passage du tramway à un arrêt entre Charpennes et IUT Feyssine" ?
9. A quoi correspond le mot amplitude dans ce document technique ?

But: Les significations des mots fréquence et période

L'activité vise essentiellement à donner du sens aux mots fréquence et période en sciences expérimentale et à l'entrainer à une certaine vigilance quant au contexte d'usage des ce termes, qui conditionne leur signification.
C'est une activité classique, nécessaire lorsque la physique utilise avec un sens spécifique un terme qui recouvre un usage courant pas forcément en adéquation. Voir dans la rubrique formation pour aller plus loin sur ce sujet.

L'activité vise aussi à sensibiliser aux différentes unités utilisées pour la fréquence.

Corrigé: Les significations des mots fréquence et période

1. Cela signifie qu'un tramway passe toute les 3 min 30 à la station.
2. Le mot fréquence correspond ici à une durée, celle du passage entre deux trams. Or la fréquence cardiaque s'exprime en pulsations par minute. Elle ne désigne pas du tout une durée, donc n'est pas de même nature que la fréquence du tramway.
3. Le hertz, ou les tours/min
4.
Des millions de petits tremblements de terre (trop petits pour être ressentis) se produisent chaque année, alors que la fréquence des tremblements de terre principaux est, en moyenne, d'environ une fois par an. 2
La fréquence des tremblements de terre en France est de 6 mois en moyenne. 1
A l'échelle mondiale, il y a de plus en plus de cyclones, donc leur fréquence est de plus en plus grande. 2
La fréquence des jeux olympiques, comme de la coupe du monde de football, est de 4 ans. 1
Entre 1995 et 2005, la fréquence des processeurs des ordinateurs a été en moyenne multipliée par 10. 2
La fréquence de vaccination est grande au début de la vie puis beaucoup plus faible ensuite (un tous les 10 ans pour les rappels courants). 2

5. Entre Charpennes et IUT Feyssine, la fréquence est d'environ 17 tramways par heure (60/3,5) ou de un par 3,30 minutes ! Entre Montrochet et Charpennes, la fréquence est comprise entre 8 et 9 tramways par heure (60/7) ou de un par 7 minutes.
6. Soit f=1/(3*60+30)=4,76.10-3 Hz. On ne voit pas ce que cela représente. Cela est dû au fait que la durée entre 2 tram est très supérieure à la seconde.
7. Dans le doc, le mot période désigne une durée (plus ou moins longue selon les vacances considérées), mais pas du tout la durée d'un événement qui se reproduit à l'identique.
8. La période est égale à 3 min 30 (210s) ou la période est de T=1/f=1/4.46.10-3 =210 s
9. L’amplitude correspond à la durée de fonctionnement du tram dans une journée.

Comportement des élèves: Les significations des mots fréquence et période

C'est une activité qui motive bien les élèves. Il faut être très explicite, pour lancer l'activité, sur son objectif.
Certains élèves, souvent les plus à l'aise avec le maniement de la langue, jouent très bien le jeu de l'adaptation au contexte.
Il faut s'assurer que la fréquence cardiaque a été préalablement vue en SVT mais même au cas où ce ne serait pas la cas, les élèves connaissent généralement son unité (EPS...).
De la même façon, la plupart des élèves connaissent également le hertz (vu au collège) sans forcément avoir fait le lien avant cette activité avec les battements par minute.
Certaines phrases du tableau (question 4) posent problème aux élèves :  en particulier la dernière proposition (un tous les 10 ans) car la seule valeur apparaissant en tant que telle est une durée, or il faut traduire "un vaccin par durée de 10 ans". Lors de la reprise de cette question 4, il n'est pas absurde de donner au élève un critère de langage pour trancher certains cas (critère que certains élèves eux-mêmes utilisent et peuvent donc citer) : il s'agit du sens 2 si on voit ou si on peut dire "tant par durée".
Les calculs de la question 5 peuvent poser problème mais certains élèves n'hésitent pas, pour y arriver, à utiliser des produits en croix.
La perte de signification de la valeur trouvée à la question 6 déstabilisent certains élèves. Il faut les rassurer et les aider éventuellement à comprendre pourquoi on perd la signification de la valeur (cf corrigé).

Savoir: Les significations des mots fréquence et période

Les connaissances construites lors de cette activité ne figurent pas explicitement au programme, qui masque complétement la tension qui peut exister entre l'usage courant des termes fréquence et période et l'usage scientifique. Ceci nous paraît pourtant crucial si l'on veut que ces concepts soient opératoires et que les élèves puissent les manipuler convenablement pour décrire et analyser les situations qu'il va ensuite rencontrer.
Nous avons choisi ici de n'expliciter que deux significations du mot fréquence, mais les mathématiques (en 2nde !...) l'utilisent encore avec un troisième sens que certains élèves citent : le fréquence au sens statistique du terme, à savoir la proportion de valeur x donnée dans un effectif global (la somme de toutes les fréquences d'une série statistique est égale à 1).

Les confusions de signification selon le contexte sont moins importantes avec le terme période mais pour certains élèves, expliciter ces différentes significations n'est pas inutile.
 

Préparation: Les significations des mots fréquence et période

Objectif : permettre à l’élève de bien distinguer les différentes significations des mots fréquence et période selon le contexte d'usage ;
donner du sens à ces mots en sciences, sensibiliser aux différentes unités utilisées.