Ombres et lumière

Séquence 2 : d'où vient mon ombre ?
Auteurs : Nicolas DEMARTHE(plus d'infos)
Résumé :
Au cours de cette séquence, la comparaison des situations en classe avec la lampe de poche, le projecteur (allumés/éteints) ou dehors avec le Soleil (présent ou caché) aidera les élèves à comprendre que pour avoir une ombre il faut être éclairé par le Soleil ou par une autre source de lumière. On n'a pas d'ombre si on est dans le noir! La question suivante est celle des positions relatives de la source de lumière et de l'ombre par rapport à leur corps. Enfin, les élèves seront mis au défi de produire plusieurs ombres d'un même objet.
Publication : 4 Juillet 2016
Objectif :
Enjeux : Une ombre ne peut être portée sur le sol ou autre support que s’il y a une source de lumière et un objet qui intercepte la lumière qui vient de la source. L’objet est situé entre son ombre et la source lumineuse, dans l' « alignement ». On peut former plusieurs ombres d'un même objet s'il y a plusieurs sources de lumière. Objectifs • se familiariser avec les conditions d'obtention des ombres, leur localisation par rapport à la source de lumière et à l'objet (corps puis figurine). • analyser et formuler des positions relatives source/objet/ombre. • découvrir qu'un objet peut avoir plusieurs ombres Vocabulaire Ombre, lumière, source lumineuse, devant, derrière, entre, à gauche, à droite (d’un côté, de l’autre pour les plus petits), à côté, position, …
Matériel :
  • L’album « L’ombre de l’ours »
  • Un agrandissement en couleur au format A3 ou A4 de l’illustration p. 33  de l'album
  • Les photos réalisées lors de la séquence  1
  • Photos d’une figurine avec son ombre
  • 2 ou 3  lampes de poche, une figurine et une silhouette noire pour chaque groupe
  • Un projecteur ou une lampe halogène
  • Nécessité d'avoir des lieux un peu sombres dans la classe

SÉANCE 1 : Maîtriser la position de son ombre par rapport à la source de lumière

Rappel de la séance précédente : nous avons essayé d’attraper nos ombres et cela n’a pas été possible. Nous avons également vu qu'on pouvait changer la taille et la forme de notre ombre en changeant notre forme : quand on se baisse, l’ombre est toute petite, elle est plus grande lorsque on se relève, je peux faire en sorte que mon ombre n'ait pas de bras ou de jambes.  Faire rappeler comment on a fait.

Puis l'enseignant repart de l’album « L’ombre de l’ours »  l’illustration p. 33.

Pourquoi a-t-on une ombre ? Pourquoi ne la voit-on pas toujours ?...
Que voyez-vous sur cette image ?
-  « Le lapin et la souris », « Une porte / de la lumière », « plein d’ombres »…
D’où viennent ces ombres ?
-  « Ce sont les ombres qu’a volées la sorcière ».
 Est-ce qu’une ombre peut exister toute seule ?
« Non, pour qu’il y ait une ombre, il faut de la lumière et une personne ou un objet».

Puis les photos réalisées lors de la séquence 1 sont affichées au tableau pour être commentées. On demandera de préciser les positions : l'enfant est accroupi, debout,  l'ombre est à gauche, à droite, (s’assurer que les élèves situent correctement la gauche et la droite, sur eux et sur leur ombre) et peuvent interpréter une photo en 3D.


On posera quelques questions relatives aux conditions d'obtention des ombres :
Est ce qu'il y avait du Soleil ? Comment le sait- on ? où était le Soleil ? (le cas échéant, où était le projecteur ?)

On peut ensuite repartir dans la cour s'il y a du Soleil ou utiliser un projecteur ou une lampe halogène 500W pour  poursuivre l'exploration.

On demandera aux enfants de se placer de façon à ce que leur ombre soit devant eux, derrière eux, à leur gauche, à leur droite. On leur demandera aussi de formuler à chaque fois où se trouve le Soleil (ou le projecteur). « Où est le Soleil (le projecteur) par rapport à moi et à mon ombre ? ».
On leur demandera de comparer les positions  des ombres des différents élèves.

Faire dessiner le contour des ombres à la craie pour faciliter le dessin d’observation qui sera réalisé en classe.

Il peut être intéressant de partager le groupe en deux, un groupe acteur et un groupe spectateur, et inverser ensuite les rôles. Cette configuration est favorable au décentrage et les discussions entre acteurs et spectateurs vont contribuer à la «structuration de l’espace ».
 De retour en classe, on commentera de nouveau les photos  (ou celles qu'on aura prises juste avant), compte tenu de l'expérience acquise.
On pourra  faire remarquer que les ombres  sont toutes dans la même direction au même moment.  (Elles ne sont  pas dans la même direction à un autre moment, ce qui  sera vu en séquence 3, partie soleil).


Où est mon ombre par rapport au Soleil ?
Change-t-elle de direction ?

Notons dans ce dessin, la difficulté qu’ont les enfants à représenter l’espace.
Le projecteur est dessiné face à l’enfant alors qu’en réalité, il est placé derrière lui.

SÉANCE 2 : Maîtriser les positions relatives de l’ombre/ figurine/source de lumière

En collectif : Rappel de la séance précédente.

En groupes de 4 :
L’enseignant aura choisi quelques photos qu’il affiche au tableau, montrant un personnage et son ombre.  Les élèves devront reconstituer la scène avec une figurine et une silhouette noire représentant son ombre puis faire une hypothèse sur la position de la source qui permet d'obtenir l'ombre de la figurine à cet endroit, hypothèse qu'ils pourront tester avec la lampe de poche.

Autre possibilité, donner des consignes directives successives :
Consigne 1 :
Placez  la lampe derrière le bonhomme. Mettez la silhouette noire à l'endroit où est son ombre. Faites tourner la lampe autour du bonhomme, tout en faisant correspondre l’emplacement de la silhouette noire et de l’ombre.
Consigne 2 :
Placez la silhouette devant le bonhomme; où doit être la lampe pour obtenir l'ombre à cet endroit ? le bonhomme peut- il « voir »  son ombre ? la lampe ? les deux ?
Placez  la silhouette noire derrière le bonhomme ;  où doit être la lampe pour obtenir l'ombre à cet endroit ? le bonhomme peut- il voir son ombre ? la lampe ? à sa gauche, puis à sa droite?
 A chaque fois, vous devez dire où placer la lampe, puis tester avec la lampe de poche si votre idée est bonne.

Après entraînement on pourra formuler quelques phrases de conclusion, telle que :

  • Pour obtenir une ombre, il faut de la lumière (source lumineuse : Soleil ou lampe).
  • L’ombre est toujours du côté opposé à la source lumineuse (Soleil ou autre) par rapport à l'objet ; on ne peut pas voir son ombre et la source en même temps.
  • La source lumineuse, l’objet et l’ombre sont « alignés.

(Proposer plusieurs formulations, faire reformuler)

Une évaluation individuelle est possible en 3D en proposant à chaque élève soit un emplacement bonhomme et silhouette noire et en demandant où placer la lampe, soit un emplacement bonhomme et lampe en demandant de placer la silhouette noire, soit un emplacement  silhouette et lampe en demandant de placer le bonhomme.

Au cours de ces expériences, les élèves remarqueront sans doute que la taille ou la forme de l'ombre change, lorsqu'on déplace la lampe autour de la figurine, alors que la figurine n'a pas changé de forme et de taille.
Cela sera l'enjeu d'une autre séquence.

SÉANCE 3 : Faire plusieurs ombres d'un même objet

On pourra demander aux enfants d’essayer de faire plusieurs ombres du même objet simultanément. Les élèves devront penser à utiliser plusieurs lampes placées à différents endroits. On pourra s'essayer à des dessins en sachant qu'il est bien difficile pour eux de représenter une telle situation en 2D. Il sera toujours indispensable de s'appuyer sur une réalité en 3D pour être sûrs de se comprendre.

 

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