Et toi, combien tu mesures ?

Thématiques abordées : mathématiques (mesures, statistiques) et sciences de la vie (anatomie du corps humain)

Activité proposée pour la classe : la mise en œuvre de cette activité s'étale sur plusieurs jours/semaines.

Ce que nous allons voir : le point de départ est une question apparemment anodine sur la taille. Nous verrons comment celle-ci peut devenir une vraie question de science, ce qui nous conduira à imaginer en œuvre un protocole expérimental pour pouvoir avancer et apporter des éléments de réponse.

Introduction

Connaître sa taille et son poids sont des informations parfois utiles dans la vie de tous les jours, informations que l’on retrouve d’ailleurs sur certaines pièces d’identité ou sur son livret de santé. On pourrait donner de nombreux exemples mais il est bien évident que deux personnes de tailles très différentes n’utiliseront pas les mêmes paires de ski, pas davantage que deux personnes de poids très différents n’auront besoin des mêmes chaussures pour faire du sport.

On pourra commencer par lister d’autres exemples d’activités dans la vie de tous les jours où il est important de connaître son poids ou sa taille.

Question 1 : le poids varie-t-il dans la journée ?

Imaginer un protocole expérimental pour tester cela.

Il semble assez intuitif que la réponse à la question soit oui. On prend forcément du poids après un repas et on imagine bien en perdre après une activité physique intense ou une longue période de jeune.
 
Pour s'en convaincre, une idée naturelle consiste à se peser régulièrement dans la journée. On prendra soin à utiliser une balance suffisamment précise pour enregistrer les petites variations de poids et à toujours utiliser la même balance. L'idéal serait également de se peser en tenue légère pour éviter que le poids des vêtements ne perturbe les mesures. Les données mesurées seront de la forme : masse (kg), date de la pesée, heure de la pesée.
 
Petite remarque de terminologie. Ce que l'on mesure en kilogrammes s'appelle en fait la masse. On devrait donc dire "ma masse est de 55 kg" et non "mon poids est de 55 kg". Le poids se mesure quant à lui en Newton, une unité qui doit son nom au célèbre scientifique anglais. En pratique, le poids étant directement proportionnel à la masse, cela n'a guère d'importance d'utiliser un mot pour l'autre, d'autant que cet "abus de langage" est très très largement usité.

Question 2 : la taille varie-t-elle dans la journée ?

Imaginer un protocole expérimental pour tester cela.

On pourrait a priori penser que la réponse est non car on ne voit pas de raison évidente pour que la taille varie au cours de la journée. Mais le mieux est encore d'essayer de le vérifier.

Protocole suggéré : six mesures quotidiennes pendant une semaine :
  1. au lever ;
  2. en entrant en classe en début de journée ;
  3. en fin de matinée ;
  4. en début d’après-midi ;
  5. avant de quitter l’école en fin de journée ;
  6. au coucher.
Il est très important de bien se mettre d’accord sur la façon de faire des mesures les plus précises possibles. Il est d'ailleurs recommandé de faire les mesures à deux car il n'est pas facile de se mesurer précisément soi-même, à moins d'avoir un dispositif pour s'aider. Les données mesurées seront de la forme : taille (cm), date de la mesure, heure de la mesure. Après avoir réfléchi avec les élèves sur la meilleure façon de consigner les résultats, on pourra suggérer à chaque élève d'utiliser un tableau dédié à ce travail dans son cahier. Il pourra également être intéressant de numériser toutes les données de la classe au fur et à mesure via un tableur par exemple.
 
Observation : les données montrent des variations journalières.
 
Analyse : comment exploiter ces données ? On pourra suggérer d'organiser ces données sous forme de graphes, de calculer des moyennes et des médianes. Là encore, chaque élève pourra faire le travail sur son propre cahier et utiliser un outil informatique pour partager et confronter ses mesures avec celles de ses camarades.
 
Éclairage scientifique : l'explication principale de cette importante variation journalière est le tassement de la colonne vertébrale. La colonne vertébrale est un axe osseux constitué dans l'espèce humaine de 33 vertèbres superposées les unes aux autres : sept vertèbres cervicales, douze vertèbres dorsales portant les côtes, cinq vertèbres lombaires, cinq vertèbres sacrales soudées et quatre vertèbres coccygiennes également soudées. Lorsqu'elles ne sont pas soudées, deux vertèbres voisines sont séparées par un disque intervertébral cartilagineux. La coque de chaque disque est fibreuse et dense, tandis que son coeur, le nucleus pulposus, est gélatineux et très riche en eau. Les disques intervertébraux jouent un rôle d'amortisseur. L’eau intradiscale est mobilisée sous l’effet des pressions. En charge, de l'eau intradiscale quitte le disque. L’eau est récupérée progressivement lorsque la charge diminue. Le saviez-vous ? Lors d’un séjour en microgravité, un astronaute grandit de 4 à 7 cm. Cet allongement est attribué principalement à la colonne vertébrale et il disparaît très rapidement (en une journée) suite à la "remise en charge" en situation de gravité terrestre. Pour aller plus loin.
 
Expérience supplémentaire : montrer que si l'on presse une éponge gorgée d’eau, l'eau se retire. Si au contraire, on relâche l'éponge, cette dernière se gorge à nouveau d'eau. Indiquer qu'il s'agit là d'une analogie avec ce qui se passe entre deux de nos vertèbres.

Conclusion

Dans la vie de tous les jours, on parle de son poids et de sa taille. Mais, comme nous venons de le voir, ces grandeurs ne sont en fait pas très bien définies puisqu’elles varient tout au long de la journée pour un même individu. Si on voulait être plus précis, on pourrait décider que la taille d’une personne se mesure au lever, après une nuit complète de sommeil ! Même si comme nous l'avons vu, les variations de taille en une journée sont assez importantes, pour la plupart des gens, mesurer un ou deux centimètres de plus ou de moins, ne change pas grand-chose à l'affaire...

P.S. L'idée de cette activité est largement inspirée de la vidéo ci-dessous que l'on trouve sur la chaîne de Scilabus.

Une autre ressource pour la classe en lien avec cette thématique : Je grandis (de la petite à la grande section de maternelle)

 

 
 

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