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Introduction
« La densité ? C’est quoi ça ? » ont répondu en cœur les élèves de CE2 à CM2. Comment expliquer cette notion sans rentrer dans les détails mathématiques de masses et de volumes ? Voici quelques idées à appliquer dans le cas de la neige.
Le Projet
Densité : définition
Par définition, la densité d’un corps est le rapport entre sa masse volumique et la masse volumique d’un corps pris comme référence.
L’eau à 4°C est la référence la plus utilisée dans le cas des liquides et des solides et sa masse volumique est égale à 1g/cm3.
Si la densité d’un matériau est supérieure à celle de l’eau (d>1), celui-ci « coulera » dans l’eau (ex : le plomb). Par ailleurs, si d<1, le corps flottera sur l’eau (ex : le liège).
La notion de densité fait appelle à celle de la masse volumique définie par :
ρ = m / V (avec m la masse et V le volume du corps étudié).
Densité de la neige
Dans le cas de la neige, la densité est en fait une masse volumique que l’on exprime en kg/m3. Elle est différente suivant le type de neige qui tombe d’une part, et pourra évoluer avec le temps d’autre part.
Elle symbolise la quantité d’air présente dans la neige observée. Ainsi, la neige fraichement tombée sera moins dense que celle tombée précédemment dont les grains se sont réarrangés.
L’étude de la densité de la neige sur différentes couches est essentielle dans la prévision des risques d’avalanches.
Mesure de la densité de la neige
Les méthodes ci-dessous permettent d’observer la différence de densité entre différentes couches de neiges.
Méthode 1 : observation
Matériel nécessaire :
des récipients identiques
Protocole :
remplir entièrement les récipients avec différentes couches de neige,
marquer chaque récipient de façon à savoir quelle couche de neige a été prélevée,
couvrir les récipients pour éviter l’évaporation de l’eau,
attendre la fonte totale de la neige dans chaque récipients.
On peut alors observer visuellement la différence de densité entre les différentes couches de neige : le volume d’eau obtenu sera plus important dans le cas de neige dense. On pourra alors classer les différentes couches de neige suivant leur densité.
Méthode 2 : mesure de la masse à volume constant
Matériel nécessaire :
des récipients identiques
balance électrique
Suivre les 2 premiers points du protocole de la méthode 1. Une fois les récipients remplis puis marqués, procéder à leur pesée.
La neige plus dense, c’est-à-dire contenant plus d’eau, aura alors une masse supérieure.
Méthode 3 : mesure/observation du volume à masse constante
Matériel nécessaire :
des récipients identiques
balance électrique
Protocole :
prendre des récipients identiques,
définir une masse,
remplir chaque récipients par différentes couches de neige d’exactement la masse choisie,
réaliser alors une observation visuelle de la quantité de neige dans chaque récipient. Il est aussi possible de réaliser un calcul du volume dans chaque récipient.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Neige
http://atlas.nrcan.gc.ca/site/franc...
http://www.edunet.ch/activite/wall/...