Mesurer distances et durées : cours de CM1

Quand tu dis « l'école est loin » ou « la récréation est courte », tu donnes une impression. Ton voisin peut avoir une impression différente de la tienne. Pour que tout le monde soit d'accord, il faut un nombre et une unité. C'est le rôle de la mesure.

Au cycle 3, le programme de sciences et technologie introduit les grandeurs physiques qui permettent de mesurer une masse, un volume, une distance et une durée.¹ Dans ce cours, tu t'occupes des deux dernières : la distance et la durée.

Selon ce que tu mesures, tu n'utilises pas le même instrument :

• un double décimètre ou une règle graduée pour un cahier ou une gomme ;
• un mètre ruban pour la largeur d'une table ou d'une cour ;
• un décamètre ou une roue de mesure pour une longue distance sur le terrain ;
• un compteur de voiture ou une carte pour un trajet en kilomètres.

Beaucoup d'élèves confondent les deux. Retiens cette image : l'instant est un point sur une ligne du temps, la durée est la longueur entre deux points. Tu lis un instant sur une horloge, tu mesures une durée avec un chronomètre ou en calculant.

Les instruments sont variés : le sablier pour une courte durée, le chronomètre pour un sprint ou une expérience, l'horloge ou la montre pour la vie de tous les jours, le calendrier pour des jours et des semaines. Au cycle 3, on consolide aussi la lecture de l'heure et l'emploi des unités de durée.³

Une même grandeur peut s'écrire avec plusieurs unités. Le bon choix rend la mesure facile à comprendre. Un conseil de pédagogie le dit ainsi : pour évaluer la durée d'une situation, il faut savoir choisir l'unité la plus pertinente. Par exemple, un voyage en avion se mesure en heures, alors qu'une durée très courte se mesure plutôt en secondes.³

Souvent, on ne chronomètre pas : on connaît l'instant du début et l'instant de la fin, et on cherche le temps écoulé. C'est l'un des deux types de tâches proposés autour de la mesure des durées : calculer une durée à partir de l'instant initial et de l'instant final.³

Une mesure n'est jamais exacte à l'infini. Elle dépend de l'instrument et de la personne qui l'utilise. C'est pourquoi on répète parfois une mesure et on indique une valeur proche.

Il arrive aussi que la grandeur elle-même change. Prenons un exemple venu de l'espace : la distance lunaire. La distance moyenne entre le centre de la Terre et celui de la Lune est d'environ 384 400 km.⁵ Mais elle change selon la position de la Lune sur sa trajectoire : elle va de 356 410 km à 405 500 km.⁵ Une seule distance ne suffit donc pas : on parle souvent d'une valeur moyenne.

Comment mesure-t-on une telle distance ? Les scientifiques actuels mesurent le temps que met la lumière pour faire le trajet entre des stations sur Terre et des réflecteurs posés sur la Lune.⁵ Ici, on obtient une distance à partir d'une durée. Dès l'Antiquité, Aristarque de Samos, au IIIe siècle avant J.-C., a observé une éclipse de Lune pour estimer cette distance.⁵ En 1957, une expérience a utilisé l'écho de signaux radar : on mesurait le temps de parcours de l'onde, puis on calculait la distance.⁵