La mesure du temps

I. Mesure d'une durée



1. Notion de temps

Définition: Le temps est une grandeur physique.
Son unité légale est la seconde (s).

Comment mesurer le temps:




• Utiliser la répétition de phénomènes
  naturels périodiques dont on connaît la durée (période).
  On peut utiliser par exemple l'alternance du jour et de la nuit, le
  cycle des saisons ou les phases de la Lune.
  
• Observer l'ombre d'un bâton planté dans le sol (gnomon
  ou cadran solaire).
  
• Utiliser un réservoir d'eau ou de sable qui se vide régulièrement
  (sablier ou clepsydre).
  
• Utiliser un circuit électrique qui oscille à une fréquence
  connue.
  

2. Phénomènes périodiques

Un phénomène périodique est un phénomène
qui se reproduit identique à lui-même à intervalles de temps
réguliers.

Exemples:

• Pendule simple (voir ci-contre).
  
• Rotation de la Lune autour de la Terre.
  
• Rotation de la Terre autour du Soleil.
  

Définition: La période d'un phénomène
périodique est le plus petit intervalle de temps au bout duquel le phénomène
se reproduit identique à lui-même. On la note T. Elle s'exprime
en secondes (s).

Définition: La fréquence d'un phénomène
périodique correspond au nombre de fois où ce phénomène
se répète par seconde. On la note f. Elle s'exprime en Hertz (Hz).

Exemple:

• La période d'un pendule simple est T=1,5s.
  Sa fréquence est donnée par:
  f=1/T
  <=> f=1/1,5 <=> f=0,67Hz.
  
• La fréquence des oscillations d'un cristal de quartz est f=32768Hz. Sa période est:
  T=1/f
  <=> T=1/32768 <=> T=3,052.10^-5s.
  

II. Phénomènes astronomiques périodiques



1. Jour solaire

Définition: Le jour solaire est la durée
séparant deux passages successifs du Soleil dans le plan au méridien
du lieu. (méridien du lieu: ligne imaginaire passant par le lieu considéré
et les deux pôles).

Par convention, 1 jour=24heures=86400secondes.

2. Phases de la Lune

Pour un observateur terrestre, la période de rotation
de la Lune autour de la Terre est de 29,5 jours.

1: Nouvelle Lune	2: Premier croissant	3: Premier quartier	4: Lune croissante
5: Pleine Lune	6: Lune décroissante	7: Dernier quartier	8: Dernier croissant

3. Saisons

La période de rotation de la Terre autour du soleil est
de 365,25 jours. La saison dépend de la position de la Terre par rapport
au soleil



III. Dispositifs construits par l'homme



1. Cadran solaire

Lorsqu'il est placé au soleil, l'ombre d'un piquet parcourt
régulièrement les divisions du cadran solaire.

Remarque: Un simple piquet planté dans le sol
(sans graduations) est appelé gnomon.





2. Sablier, clepsydre

Dans un sablier, la durée totale d'écoulement du
sable est connue. Elle permet une mesure simple du temps.

Une clepsydre est un récipient percé muni d'une
graduation. L'écoulement du liquide ou du sable permet de mesurer le
temps.


3. Les horloges

Il existe plusieurs type d'horloges construites
par l'homme:

• Les horloges mécaniques:
  Le temps est mesuré grâce aux oscillations d'un balancier (pendule
  simple) dont on connaît la période.
  
• Les horloges électriques:
  Le temps est mesuré grâce aux oscillations d'un cristal de
  quartz (f=32768Hz).
  
• Les oscilloscopes: La base
  de temps d'un oscilloscope est un dispositif qui permet au spot de balayer
  régulièrement l'écran (voir
  le cours sur l'oscilloscope).
  
• Les horloges informatiques:
  Les ordinateurs contiennent un circuit électronique appelé
  horloge dont la fréquence d'oscillations est connue. Le microprocesseur
  effectue des actions élémentaires au rythme imposé
  par l'horloge.